По данным статистики, в России на фоне нестабильного уровня рождаемости по регионам увеличивается общая заболеваемость новорожденных детей. В 2018 г. в России около 8 детей из 1000 родились с диагнозом «детский церебральный паралич» (ДЦП), тенденции роста заболеваемости ранее регистрировали специалисты ВОЗ [1, 2].
ДЦП относится к полиэтиологическим патологиям, входит в группу заболеваний неврологического профиля и отличается многообразием патогенетических форм. Патология проявляется неврологическими симптомами, возникающими в результате поражения корковых отделов, а также мозжечковой области головного мозга. Ранний дебют заболевания и неэффективная диагностика приводят к преобладанию тяжелых форм структурно- функциональных нарушений опорно-двигательного аппарата: поддержания вертикальной позы, равновесия и тонуса мышечной системы [3– 6]. Мышечный тонус (МТ) и его регуляцию относят к определяющим факторам произвольной двигательной активности человека. При ДЦП наблюдают различные мышечные нарушения: спазмированность, гипертонус, ригидность, гипотонус, дистония, атония [7–9].

Спастические формы ДЦП, проявляющиеся повышением МТ, доминируют по частоте распространения среди форм ДЦП. У больных мышцы чрезмерно напряжены вследствие повреждения пирамидной проводящей системы. При повышении МТ можно наблюдать деформации конечностей и сгибательные контрактуры (снижение объема пассивных движений в суставах). Спастика характерна для спастической диплегии и гемипаретической формы ДЦП [10–14]. Несмотря на распространенность ДЦП как тяжелой патологии, нарушающей психофизическую и социальную адаптацию пациентов, в реабилитации детей младшего школьного возраста существует дефицит методик, основанных на учете возрастной психофизической специфики больного ребенка [15–18]. Ведется поиск новых комплексных и интегративных подходов к реабилитации пациентов, включающих лечение сопутствующих патологий (эпилепсии, соматических болезней), медикаментозного и хирургического устранения спастики и органических повреждений мышц. Нам представляется перспективным разрабатывать методики воздействия на адаптационные механизмы и резервы организма детей возраста раннего и первого детства, активизации психофизиологических регуляторных механизмов двигательного анализатора, оптимизации эмоциональных процессов с учетом возрастных потребностей в игровой деятельности и мотивации двигательной активности.

Физическая реабилитация детей с ДЦП для достижения коррекционно-развивающих результатов должна быть основана на выборе эффективных средств воздействия на больного ребенка [19–21]. Особенно важно учитывать возрастную психофизическую специфику таких детей, чтобы создать оптимальные условия для формирования двигательных навыков у детей-инвалидов и повысить результативность процесса их реабилитации [22, 23].
У детей с ДЦП вырабатываются индивидуальные, принципиально отличные от формирующихся в процессе нормального онтогенеза, иерархические регуляторные системы двигательного анализатора, обеспечивающие выполнение непроизвольных и произвольных движений [10–17].

Известно, что двигательная активность является одной из основных физиологических составляющих нормального формирования и развития организма ребенка. Снижение двигательной активности приводит к нарушению функционирования костно-мышечного аппарата, вызывающему изменения функций вегето-сосудистой и дыхательной систем, нарушение обменных процессов, снижение работоспособности [8, 18].
В основе любого движения лежит «пространственное чувство». Поступающую через сенсорную систему информацию мозг обрабатывает и использует для формирования локомоторных движений. При ДЦП у детей происходит аномальное развитие сенсорной системы, на поступающую информацию возникает неадекватная реакция, замедляется развитие локомоторных движений [16].

Нарушение моторного развития при ДЦП происходит как следствие расстройства регуляторных воздействий на мышечную систему со стороны корковых отделов двигательного анализатора, который является высшим центром управления функциями всей мышечной системы (МС) организма человека. В речевой деятельности двигательный компонент участвует в виде речедвигательных актов, поэтому ДЦП очень часто сопровождается нарушением речи пациентов [19].

Для пациентов с патологией опорно-двигательного аппарата и неврологическими заболеваниями характерно формирование измененных двигательных стереотипов, патологически неверных движений. Они формируются вследствие стремления больных снизить болевые ощущения или компенсировать слабую работу гипотоничных мышц [20]. Это приводит к смещению центра тяжести и неправильной походке, что усугубляет течение болезни, поэтому в процессе реабилитации стоит задача коррекции патологических двигательных стереотипов. Тренажер «Крисаф» регистрирует силу давления тела по всей площади (в положении лежа) и позволяет обнаружить данные проблемы на ранней стадии и успешно устранять их. Для выявления его реабилитационных возможностей был проведен педагогический эксперимент (ПЭ) с применением тренажера «Крисаф» на этапе формирующих реабилитационных воздействий.

Целью исследования было определить реабилитационные возможности технологии игровой деятельности с визуализацией образов на базе аппаратно-программного комплекса «Крисаф» в процессе комплексной физической реабилитации больных ДЦП детского возраста (7–9 лет) со спастическими формами нарушений двигательных функций.
Задачи исследования: 1) оценить исходный уровень двигательных функций у детей со спастической формой ДЦП в возрасте 7–9 лет; 2) экспериментально определить эффективность применения технологий виртуальной реальности тренажера «Крисаф» для развития двигательных функций у детей со спастической формой ДЦП в возрасте 7–9 лет; 3) проанализировать реабилитирующие факторы технологии «виртуальной реальности» при игровой деятельности и их возможное влияние на различные виды двигательных навыков детей, больных ДЦП.

ПАЦИЕНТЫ И МЕТОДЫ

Организация исследования и методы диагностики состояния мышечной системы у детей 7–9 лет с диагнозом ДЦП

Исследование проходило в течение 8 месяцев (с сентября 2018 г. по апрель 2019 г.) на базе ФГБУЗ МРЦ Сергиевские минеральные воды ФМБА России. В нем участвовало 16 мальчиков с ДЦП в возрасте 7–9 лет. Критерии включения в исследование: дети с ДЦП (спастическая диплегия); дети одного пола; дети сходного возраста, соотношения роста и массы тела. Все участники исследования были разделены на две группы (по 8 детей): экспериментальную (ЭГ) и контрольную (КГ). В ЭГ занятия проходили на тренажере виртуальной реальности «Крисаф» по 2 раза в неделю по 40 мин в течение 8 месяцев и 2 раза в неделю дети занимались лечебной физкультурой (ЛФК). Дети в КГ занимались только ЛФК 2 раза в неделю.
Критерии исключения: наличие острых инфекционных заболеваний; наличие иных медицинских противопоказаний к занятиям ЛФК. Физические показатели детей ЭГ и КГ были сходными.

Педагогический эксперимент (ПЭ)

ПЭ проводили в период с сентября 2018 г. по апрель 2019 г., он включал констатирующий, формирующий и контрольный этапы.
1. На констатирующем этапе выполняли диагностику исходных показателей состояния мышечной системы у детей с диагнозом ДЦП 7–9 лет.
2. На формирующем этапе дети ЭГ занимались на тренажере «Крисаф» с элементами технологии виртуальной реальности и 2 раза в неделю ЛФК, а дети КГ занимались с инструктором по стандартной программе ЛФК для реабилитации детей с ДЦП.
3. На контрольном этапе ПЭ проводили итоговые измерения показателей методами, аналогичными использованным в начале ПЭ.

Двигательные тесты

Измерение двигательных возможностей детей с ДЦП проводили с помощью комплекса двигательных тестов, позволяющих определить состояние опорно-двигательного аппарата и мышечной системы у детей.

1. Оценка статической выносливости мышц спины

Удержание головы из положения лежа на спине.
Исходное положение: лежа на спине. Инструктор берет ребенка за запястья и приподнимает его. Ребенок должен поднять голову и удержать ее в этом положении. Результат фиксируют в секундах.
Удержание головы из положения лежа на животе.
Исходное положение: лежа на животе, руки согнуты в локтевых суставах и находятся на уровне плеч. Ребенок выпрямляет руки и поднимает голову. Результат фиксируют в секундах.

2. Оценка скоростно-силовой выносливости мышц брюшного пресса

Подъем туловища из положения лежа на спине.
Исходное положение: лежа на спине; инструктор фиксирует ноги, согнутые в коленных суставах. Ребенок самостоятельно поднимается из исходного положения и касается грудью колен. Результат фиксируют в количестве повторений.

3. Оценка скоростно-силовой выносливости мышц рук

Сгибание и разгибание рук.
Исходное положение: сидя на стуле. Ребенок свешивает кисти рук с подлокотников. Необходимо поочередно сгибать и разгибать правую и левую кисти по 10 раз. Результат фиксируют в секундах, в норме ребенок должен уложиться за 12–15 с.
Сгибание пальцев в «колечко».
Исходное положение: сидя на стуле. Ребенок поочередно должен коснуться большим пальцем каждого последующего пальца, образуя колечко. Результат фиксируют в секундах.

4. Оценка скоростно-силовой выносливости мышц ног

Подъем ног.
Исходное положение: лежа на спине. Ребенок поочередно поднимает ноги и сгибает их в коленном суставе. Результат фиксируют в секундах.

Статистическая обработка

Результаты исследования обрабатывали с использованием методов математической статистики: одновыборочного критерия оценки нормальности распределения Колмогорова–Смирнова и параметрического t-критерия Стьюдента. Статистическую значимость различий определяли на уровне p < 0,05.
Применение критерия Колмогорова–Смирнова к полученным данным выявило распределение исследуемых переменных в границах нормальности, что позволило в дальнейшем использовать параметрический t-критерий Стьюдента для связных и несвязных выборок.
Результаты экспериментального исследования обрабатывали с помощью программы SPSS 17.0 for Windows (IBM; США).

Метод формирующих воздействий на детей 7–9 лет с диагнозом ДЦП с использованием тренажера «Крисаф»

В работе для формирующих воздействий в ПЭ использовали тренажер «Крисаф» (производство ООО «Крисаф»; Россия), с помощью которого происходит имитация движений больного ДЦП ребенка в водной среде [4, 21].
Тренажер «Крисаф» с помощью изображений, выведенных на монитор, образуют целостные визуальные образы; аудиосигналы, передаваемые через наушники, направляют пациента на корректировку своих двигательных действий. Благодаря этому можно тренировать правильное выполнение движений и формировать новые, приближенные к нормальным, двигательные стереотипы.
Физическая реабилитация детей с ДЦП — трудоемкий и сложный процесс, требующий значительных усилий медицинского персонала и инструкторов ЛФК. Происходит моделирование виртуальной реальности, имитирующей «погружение» ребенка в игровую водную среду. Игровая ситуация побуждает ребенка к двигательной активности, состоящей в имитации движений в водной среде, при этом ребенка удерживает специальная пневматическая система, что обеспечивает состояние пониженных гравитационных воздействий. В данном состоянии ребенок может более точно выполнять движения при ослабленной мышечной силе и нарушении координации вследствие ДЦП. В основе двигательной работы пациента с использованием тренажера лежит выполнение им волнообразных движений, чем-то напоминающих движения дельфина [22, 23]. Важна игровая ситуация, поскольку игровая деятельность является ведущей для маленьких пациентов.
Тренажер «Крисаф» у детей с ДЦП: а) улучшает восприятие информации и качество выполнения произвольных движений за счет визуализации образов; б) активирует функции правого полушария элементами виртуальной реальности, облегчает выполнение движений за счет понижения гравитации.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

На констатирующем этапе исследования было проведено предварительное тестирование, чтобы определить исходный уровень развития двигательных навыков детей с ДЦП (табл. 1).
По результатам исходного тестирования можно заключить, что между исследуемыми группами нет достоверных различий в показателях развития двигательных характеристик детей с диагнозом ДЦП.
После проведения курса занятий с использованием моделируемых на тренажере «Крисаф» технологий виртуальной реальности для выявления их эффективности в процессе физической реабилитации детей с ДЦП было проведено контрольное тестирование обеих групп (табл. 2).
В результате проведенного повторного обследования с помощью двигательных тестов на контрольном этапе ПЭ была выявлена выраженная положительная динамика результатов в ЭГ и незначительные изменения показателей в КГ. Между контрольной и экспериментальной группами обнаружены достоверные различия полученных результатов. На рис. 1 и рис. 2 представлены результаты тестов удержания головы из положения лежа на спине и удержания головы из положения лежа на животе в КГ и ЭГ до и после исследования.

Время удержания головы у детей в ЭГ возросло на 9 с (на спине) и 8,5 с (на животе), что соответствует возрастанию на 32% силовых возможностей и выносливости мышц верхнего плечевого пояса (ВПП) у детей с ДЦП. Это важно для нормализации функций верхних конечностей, кроме того, повышение активности этих мышечных групп способствует улучшению кровоснабжения головного мозга. В КГ прирост силовых качеств мышц ВПП составил 3,8% (на спине) и 7% (на животе), различия с исходными результатами тестов не были статистически достоверными. Таким образом, можно утверждать, что использование тренажерных технологий виртуальной реальности эффективно для реабилитационных занятий с детьми 7–9 лет при спастической форме ДЦП. Такая выраженная эффективность занятий связана с активизацией нейрофизиологических механизмов правого полушария и повышением адаптационных возможностей организма [14, 17].
На рис. 3 представлены результаты двигательного теста с подъемом туловища из положения лежа на спине.
Результаты теста с подъемом туловища из положения лежа на спине показывают, что сила мышц спины и живота в ЭГ достоверно возросла в 1,9 раза после тренажерных занятий по сравнению в исходными данными, т. е. с 7,6 до 14,6 движений, тогда как в КГ силовые качества этих мышц практически не изменились. Эти данные служат косвенным подтверждением улучшения двигательных навыков и адаптационных механизмов у детей 7–9 лет со спастической формой ДЦП, свидетельствуют о хорошем реабилитационном эффекте воздействия тренажера «Крисаф» с технологией виртуальной реальности.

На рис. 4 и рис. 5 представлены результаты двигательных тестов на сгибание и разгибание рук и сгибание пальцев в «колечко».
Скоростные качества мышц верхнего плечевого пояса, мышц сгибателей-разгибателей верхних конечностей, а также мышц мелкой моторики пальцев рук возросли в ЭГ после реабилитационных занятий на тренажере «Крисаф». Для мышц ВПП время выполнения теста сократилось на 6,3 с (35%), а в КГ на 2,2 с (11%). Мелкая моторика рук в ЭГ также улучшилась — время выполнения теста сократилось на 5,8 с (29%), а в КГ на 0,3 с (1,5%). Это свидетельствует о благоприятных условиях, которые возникают при визуализации образов для тренировочных упражнений, по сравнению с вербальными командами и указаниями методистов ЛФК для детей возраста 7–9 лет, у которых речевые функции формируются с задержкой из-за речедвигательных нарушений. Улучшение мелкой моторики рук детей с ДЦП под влиянием реабилитации с элементами визуализации связано с активацией корковых зон двигательного анализатора, при этом возрастает скорость выполнения мелких дифференцированных движений пальцев рук.
На рис. 6 представлены данные по двигательному тесту «удержание ног в поднятом положении» у детей 7–9 лет с ДЦП.
При определении скоростно-силовых качеств мышц нижних конечностей видно, что средний результат увеличился в ЭГ — на 7,4 с (33%), а в КГ — на 1,2 с (6%). Эти данные указывают на эффективность реабилитационных мероприятий у детей со спастической формой ДЦП с применением технологии «визуализации образов» на тренажере «Крисаф». Увеличение двигательно-силовых возможностей нижних конечностей у таких пациентов свидетельствует о тенденции к улучшению нейро-физиологических процессов в корковых зонах двигательного анализатора, повышении адаптации к двигательным нагрузкам при возрастании сбалансированности функций правого полушария с помощью метода визуализации образов.
Таким образом, при сравнении показателей ЭГ и КГ на контрольном этапе ПЭ были выявлены достоверные улучшения показателей в ЭГ, значительно превышающие улучшения в КГ. Эти различия обусловлены тем, что в занятия экспериментальной группы были внедрены технологии виртуальной реальности, в то время как КГ занималась по стандартной программе ЛФК.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Проведенные исследования показали, что механизмы влияния технологий виртуальной реальности как на управляющие, так и на исполнительные звенья двигательного анализатора изучены недостаточно. Можно предположить, что погружение детей в условия пониженных гравитационных воздействий и в виртуальную реальность водной среды способствует релаксации, непроизвольному расслаблению всех мышц, как это происходит при реальном погружении в воду. При помощи комплексного нейрофизиологического и сенсорного воздействия тренажера мышцы начинали работать и улучшалась сомато-сенсорная интеграция, что повышало эффективность занятий и улучшало реабилитацию детей с ДЦП.
Стимуляция активности правого полушария визуальными образами, более доступными для понимания детей 7–9 лет с диагнозом ДЦП, чем вербальные инструкции методиста, облегчает выполнение ими упражнений [19]. К тому же могут активироваться адаптационные механизмы организма, ассоциированные с правым полушарием [17]. Положительные эмоции от занятий в игровой форме способствуют расслаблению спазмированных мышц [3]. Таким образом, воздействие тренажера «Крисаф» с технологией виртуальной реальности на различные нейрофизиологические и сенсорные механизмы имеет интегративное реабилитирующее воздействие на психофизическое состояние детей 7–9 лет со спастической формой ДЦП. Это свидетельствует о благоприятных условиях для выполнения двигательных упражнений детьми с ДЦП при визуализации образов по сравнению с вербальными указаниями методистов ЛФК. Поскольку дети с ДЦП в возрасте 7–9 лет зачастую отстают в речевом развитии и им трудно понимать смысл речевых инструкций, коммуникация инструктор–пациент нарушается. С помощью образов взаимопонимание и взаимодействие восстанавливаются.
В настоящее время тренажерные методы привлекают пристальное внимание исследователей даже в такой сложной области их применения, как реабилитация детей с различными формами ДЦП. Новые виды тренажеров для этих целей разрабатывают с учетом последних достижений в научном понимании патогенеза заболеваний, в том числе ДЦП. В то же время практика применения и исследования с применением тренажерных методов дают ценный научный материал для понимания механизмов коррекции и реабилитации организма больного человека.
Использованный в настоящей работе тренажер с методом визуализации образов и создания виртуальной реальности удовлетворяет потребность ребенка 7–9 лет в важной для этого возраста игровой деятельности. Тренажер помогает воздействовать как на регуляторные нейропатологические, психопатологические, так и на исполнительные звенья двигательного анализатора, психологические процессы и качество жизни реабилитируемых детей.
Полученные в данной работе результаты выраженного улучшения состояния мышечно-двигательной системы детей с помощью технологии виртуальной реальности открывают перспективы дальнейшего более углубленного исследования регуляторных механизмов общих и индивидуальных восстановительных процессов у детей с ДЦП.

ВЫВОДЫ

1. Реабилитационные занятия детей со спастической формой ДЦП на тренажере «Крисаф» с элементами технологии «виртуальной реальности приводили к значительному (в 1,3–1,5 раза) возрастанию двигательных возможностей детей 7–9 лет со спастической формой ДЦП. 2. Значительно возросли показатели силы и выносливости мышц верхнего плечевого пояса и нижних конечностей, что свидетельствует об эффективности реабилитации тренажером «Крисаф» с использованием технологии визуализации образов. Силовая выносливость мышц спины и живота в ЭГ возросла в 1,9 раза, повысилась адаптация к двигательным нагрузкам, тогда как в КГ эти характеристики изменились незначительно. 3. После занятий на тренажере с образной визуализацией возросла скорость движений в верхних конечностях, улучшилась мелкая моторика рук. Улучшение мелкой моторики рук детей с ДЦП свидетельствует о большей сбалансированности нейрофизиологических процессов корковых зон двигательного анализатора. 4. Полученная положительная динамика двигательных возможностей детей с ДЦП при использовании в реабилитационных целях инновационных технологий виртуальной реальности свидетельствует об оптимизации нейрофизиологических процессов в корковых зонах двигательного анализатора, повышении адаптации к двигательным нагрузкам.