Способ компьютерной когнитивной реабилитации с использованием мультизадачного подхода у пациентов в раннем послеоперационном периоде коронарного шунтирования в условиях искусственного кровообращения
METHOD FOR COMPUTER-ASSISTED COGNITIVE REHABILITATION USING A MULTITASKING APPROACH IN PATIENTS IN THE EARLY POSTOPERATIVE PERIOD OF CORONARY BYPASS GRAFTING UNDER CARDIOPULMONARY BYPASS

Изобретение относится к медицине, в частности к специальностям кардиология и неврология, и представляет собой немедикаментозный способ реабилитации пациентов с послеоперационными когнитивными расстройствами в раннем послеоперационном периоде коронарного шунтирования в условиях искусственного кровообращения. Для этого в раннем послеоперационном периоде коронарного шунтирования на фоне стандартной медикаментозной терапии, состоящей из ингибиторов ангиотензинпревращающего фермента, бета-блокаторов, статинов, дыхательной гимнастики и лечебной физкультуры на 2-3-и сутки после коронарного шунтирования назначают 5-7-ми дневный курс компьютерного когнитивного тренинга. Способ позволяет профилактировать и уменьшать степень выраженности послеоперационного когнитивного снижения и мозговой дисфункции у пациентов в раннем послеоперационном периоде коронарного шунтирования в условиях искусственного кровообращения.
Коронарное шунтирование является эффективным хирургическим методом лечения ишемической болезни сердца, призванное улучшать функцию сердца и увеличивать продолжительность жизни и остается одной из распространенных операций у этой категории пациентов [Greaves D., Psaltis, P.J., Ross Т.J., Davis D., Smith A.E., Boord M.S., Keage H. Cognitive outcomes following coronary artery bypass grafting: A systematic review and meta-analysis of 91,829 patients. International journal of cardiology. 2019; 289: 43-49. doi.org/10.1016/j.ijcard.2019.04.065]. Несмотря на эти преимущества, коронарное шунтирование также связана с высоким риском послеоперационных когнитивных нарушений. Любое хирургическое вмешательство в условиях искусственного кровообращения (ИК) сопряжено с риском ишемического повреждения мозга. Частота развития послеоперационных когнитивных расстройств варьирует, может достигать 80% в зависимости от особенностей операции и критериев диагностики [Зозуля М.В., Ленькин А.И., Курапеев И.С, Лебединский К.М. Послеоперационные когнитивные расстройства: патогенез, методы профилактики и лечения (обзор литературы). Анестезиология и реаниматология. 2019; 3:25-33. doi.org/10.17116/anaesthesiology201903125].
Снижение таких когнитивных функций, как память и внимание, столько важные для сохранения качества жизни пациентов может сохраняться в течение длительного времени после операции. Ухудшение когнитивных функций приводит к снижению приверженности пациента к лечению, что в свою очередь способствует снижению эффективности проведенной операции, прогрессированию основного заболевания и неблагоприятным исходам [Jessen F, Amariglio RE, van Boxtel M, Breteler M, Ceccaldi M, Chetelat G, Dubois B, Dufouil C, Ellis KA, van der Flier WM, Glodzik L, van Harten AC, de Leon MJ, McHugh P, Mielke MM, Molinuevo JL, Mosconi L, Osorio RS, Perrotin A, Petersen RC, Rabin LA, Rami L, Reisberg B, Rentz DM, Sachdev PS, de la Sayette V, Saykin AJ, Scheltens P, Shulman MB, Slavin MJ, Sperling RA, Stewart R, Uspenskaya O, Vellas B, Visser PJ, Wagner M; Subjective Cognitive Decline Initiative (SCD-I) Working Group.A conceptual framework for research on subjective cognitive decline in preclinical Alzheimer's disease. Alzheimers Dement. 2014 Nov;10(6):844-52. doi.org/10.1016/j.jalz.2014.01.001.]. В настоящее время нет доказательств эффективности фармакологической терапии послеоперационных когнитивных расстройств. В тоже время программы компьютерной когнитивной реабилитации показали свою эффективность в поддержании когнитивных функций и задержки когнитивных нарушений при различной патологии [Computer-based cognitive interventions for people living with dementia: a systematic literature review and meta-analysis. Garría-Casal J.A., Loizeau A., Csipke E., Franco-Martín M., Perea-Bartolomé M.V., Orrell M. Aging Ment Health. 2017 May; 21(5):454-467.; Danassi E. (2015) SOCIABLE: A Surface Computing Platform Empowering Effective Cognitive Training for Healthy and Cognitively Impaired Elderly. In: Vlamos P., Alexiou A. (eds) GeNeDis 2014. Advances in Experimental Medicine and Biology, vol 821. Springer, Cham. https://doi.org/l0.1007/978-3-319-08939-3_18; Flak M.M., Hol H.R., Hernes S.S., Chang L., Engvig A., Bjuland K.J., Pripp A., Madsen B.O., Knapskog A.B., Ulstein I., Lona Т., Skranes J., LØhaugen G.C.C. Adaptive Computerized Working Memory Training in Patients With Mild Cognitive Impairment. A Randomized Double-Blind Active Controlled Trial. Front Psychol. 2019: 12; 10:807. doi: 10.3389/fpsyg.2019.00807.; Kumar K.S., Samuelkamaleshkumar S., Viswanathan A., Macaden A.S. Cognitive rehabilitation for adults with traumatic brain injury to improve occupational outcomes. Cochrane Database Syst Rev. 2017;6(6):CD007935. https://doi.org/10.1002/14651858.CD007935.pub2.].
Таким образом, послеоперационные когнитивные расстройства при выполнении коронарного шунтирования представляют собой актуальную медико-социальную проблему, и разработка эффективных способов их профилактики и восстановления когнитивных функций является востребованным и высоко значимым, как с позиции повышения эффективности оперативного вмешательства, сокращения реабилитационного периода, так и в целом для прогноза.
Существует наиболее близкий по сущности способ реабилитации пациентов в ранние сроки (до 3-х месяцев) после черепно-мозговых травм средней тяжести. Данный способ основан на использовании метода двойных задач. В качестве двойной задачи предлагается комбинация двух когнитивных задач - прослушивание ряда высоких и низких звуков с одновременным подсчитыванием в уме количества низких звуков и перечисление в случайном порядке предметов, относящихся к категории «одежда» или «еда», с подсчетом количества предметов, относящихся к одной из указанных категорий. Все задачи выполнялись в течение 60 секунд [Жаворонкова Л.А., Максакова О.А., Шевцова Т.П., Морареску С.И., Купцова С. В., Кушнир Е. М., Иксанова Е.М. Двойные задачи - индикатор особенностей когнитивного дефицита у пациентов после черепно-мозговой травмы. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С.Корсакова. 2019; 119(8):46-52. https://doi.org/10.17116/jnevro201911908146.].
Использование двойных задач в качестве реабилитационного подхода продемонстрировало уменьшение когнитивного дефицита и повышение эффективности функциональных связей преимущественно в лобно-височных отделах левого полушарии с тенденцией к нормализации интракортикального взаимодействия.
К недостаткам данного способа можно отнести не компьютеризированный вариант предъявления заданий, что затрудняет их стандартизацию и контроль, отсутствие моторного компонента в двойной задаче и сложность их сочетания, что ограничит возможности использования этого метода у пожилых людей. Также авторами не представлены данные о частоте и продолжительности проведения тренингов предложенным способом, что затрудняет понимание сроков наступления эффекта тренировок на когнитивные функции. Помимо этого, данный способ не применялся с позиции реабилитации пациентов с послеоперационными когнитивными расстройствами после коронарного шунтирования в условиях искусственного кровообращения.
В литературе описывается способ коррекции когнитивных нарушений при цереброваскулярной патологии в виде компьютеризированных когнитивных тренингов. Проведение тренингов один раз в день в течение 10 дней в течение 20 минут. Способ основан на использовании метода биологической обратной связи с помощью компьютеризированной таблицы Шульте, где пациент должен был зафиксировать числа левой кнопкой мыши поочередно хронологическом и обратном порядке. Способ позволяет улучшить память, концентрацию и переключение внимания у пациентов после ишемического инсульта [Prokopenko S.V., Dyadyuk T.V., Mozheyko E.Yu., Bezdenezhnykh A.F., Koryagina T.D., Anay-Ool T.S. Use of computer stimulating programs in patients with post-stroke cognitive impairment. Neurology, Neuropsychiatry, Psychosomatics. 2017; 9(3):48-53. https://doi.org/10.14412/2074-2711-2017-3-48-53.; Prokopenko S.V., Mozheyko E.Y., Petrova M.M., Koryagina T.D., KaskaevaD.S., Chernykh T.V., Shvetzova I.N., Bezdenezhnih A.F. Correction of post-stroke cognitive impairments using computer programs. J Neurol Sci. 2013; 325(l-2):148-53. https://doi: 10.1016/j.jns.2012.12.024.]. Данный способ был применен и на пациентах с ишемической болезнью сердца, перенесших коронарное шунтирование в условиях искусственного кровообращения. Использование компьютерных когнитивных тренировок, начиная со 2-х суток после операции, ежедневно, в течение 10 дней продолжительностью 20 минут позволило улучшить память и внимание по психометрическим тестам [Петрова М.М., Прокопенко С. В., Еремина О.В., Можейко Е.Ю., Каскаева Д.С.Коррекция когнитивных расстройств с использованием компьютерных стимулирующихпрограмм у больных, после операции коронарного шунтирования. Сибирский медицинский журнал (Иркутск). 2015; (2): 63-67. https://cyberleninka.ru/article/n/korrektsiya-kognitivnyh-rasstroystv-s-ispolzovaniem-kompyuternyh-stimuliruyuschihprogramm-u-bolnyh-posle-operatsii-koronarnogo.].
Однако данный способ основан только на последовательном выполнении однородных когнитивных задач (таблица Шульте), что делает его монотонным при воспроизведении, снижает его мотивационные качества, а также отсутствует мультизадачность в подходе. Помимо этого, недостатком данного способа является отсутствие одновременной стимуляции разных когнитивных доменов, а нейропсихологическое тестирование, а призванное оценить эффективность тренинга, выполняется скрининговыми когнитивными шкалами, имеющими недостаток при повторном тестировании в виде эффекта обучения.
В доступной литературе нет данных об использовании мультизадачного подхода (зрительно-моторной реакции с одновременным поочередным выполнением нескольких вербальных заданий) при проведении компьютеризированных когнитивных тренингов в реабилитации пациентов с ишемической болезнью сердца, перенесших коронарное шунтирование в условиях искусственного кровообращости послеоперационных когнитивных расстройств, что определения с позиции профилактики и снижении степени выраженняет высокую практическую значимость предлагаемого способа.
Задачей изобретения является эффективная реабилитация послеоперационных когнитивных расстройств и нарушений мозговой активности у пациентов с ишемической болезнью сердца, перенесших коронарное шунтирование в условиях искусственного кровообращения в короткие сроки в раннем послеоперационном периоде.
Основной идеей изобретения является то, что назначение короткого (5-7 дневного) курса компьютеризированных когнитивных тренингов, начиная со 2-3-х суток раннего послеоперационного периода способствует снижению выраженности послеоперационных когнитивных расстройств и мозговой дисфункции у пациентов при выполнении коронарного шунтирования в условиях искусственного кровообращения.
Методом простой рандомизации с использованием конвертов было сформировано две группы пациентов в зависимости от применения мультизадачного компьютерного когнитивного тренинга. В основную группу вошли 22 пациента (17 мужчин и 5 женщин), медиана возраста - 62 года (59 -69 лет], которым, начиная с 2-3-их суток после операции на фоне стандартных методов восстановительного лечения (медикаментозной терапии, занятий дыхательной гимнастикой и лечебной физкультурой), был проведен курс из 5-7 когнитивных тренировок, с выполнением заданий на зрительно-моторную реакцию и одновременным выполнением одного из вербальных заданий поочередно (называние предметов на определенную букву, устный обратный счет и называние необычного использования обычных предметов). В группу сравнения вошли 23 пациента (17 мужчин и 6 женщин), медиана возраста - 64 года [61.0; 69.0] только со стандартной восстановительной терапией, без тренировок. Группы были сопоставимы по характеру поражения коронарных артерий, давности заболевания, функциональному классу стенокардии и сердечной недостаточности, морфофункциональным показателям сердца, времени искусственного кровообращения, времени пережатия аорты и длительности операции. После прохождения курса когнитивного тренинга значимых различий по основным клиническим характеристикам и морфофункциональным показателям сердца между пациентами основной группы и сравнения не наблюдалось.
Всем пациентам проводились расширенная оценка когнитивного статуса и электроэнцефалографическое (ЭЭГ) исследование за 2-3 дня до коронарного шунтирования (КШ), на 8-10-е сутки после операции для группы сравнения и по завершении курса тренинга - основной группе.
Критериями включения пациентов в исследование были - стабильная ишемическая болезнь сердца (ИБС), возраст 45-75 лет. Критериями не включения явились - наличие в анамнезе острого нарушения мозгового кровообращения, эпилепсии, а также депрессии и деменции (до операции ≤18 баллов по Монреальской шкале когнитивной оценки (Montreal Cognitive Assessment - МоСА) и ≥8 по шкале депрессии Бека). Расширенная оценка когнитивного статуса проводилось на психофизиологическом комплексе «Статус ПФ» с использованием тестов на кратковременную механическую память (запоминание 10 чисел и запоминание 10 слов и 10 схематичных фигур), психомоторные и исполнительные функции (зрительно-моторная реакция выбора, уровень функциональной подвижности нервных процессов с обратной связью экспозиции стимулов согласно скорости ответов и работоспособность головного мозга в режиме обратной связи) и селективное внимание (корректурная проба Бурдона и определение объема внимания). Процент послеоперационных изменений когнитивных показателей по сравнению с предоперационным уровнем рассчитывался по формуле ((исходное значение - послеоперационное значение показателя)/исходное значение)*100%. Расчет был проведен для каждого когнитивного показателя из всей использованной тестовой батареи индивидуально у каждого пациента. Развитие послеоперационной когнитивной дисфункции (ПОКД) оценивалось согласно критерию: 20% снижение когнитивного показателя после операции по сравнению с измеренным перед ней в 20% тестах из всей тестовой батареи.
Монополярная компьютерная ЭЭГ высокого разрешения (62 канала, частота дискретизации 1000 Гц) регистрировалась в состоянии покоя с закрытыми глазами с помощью энцефалографа NEUVO (Compumedics, Charlotte, NC, USA).
Предоперационные показатели когнитивных тестов и электрической активности коры головного мозга не различались между группами. Обнаружено, что по окончании курса когнитивного тренинга (это соответствовало 8-10-е суткам после операции у всех пациентов) у основной группы наблюдалась меньшая выраженность корковой дисфункции 22,6% процента прироста по сравнению с дооперационными показателями тета (4-6 Гц) активности по сравнению с 46,1% в группе сравнения (р=0.046).
У пациентов, которым в раннем послеоперационном периоде использовали короткий курс компьютерных когнитивных тренингов в меньшем проценте случаев имели 20% в 20% тестах на психомоторные и исполнительные функции, а также внимания и кратковременной памяти по сравнению с пациентами без тренингов (Таблица 1).
Способ осуществляют следующим образом.
Пациентам основной группы, начиная с 2-3-их суток после коронарного шунтирования в условиях искусственного кровообращения, на фоне стандартной медикаментозной терапии, включавшей ингибиторов ангиотензинпревращающего фермента/ антагонистов рецепторов к ангиотензину II, бета-блокаторов, гиполипидснижающих препаратов и дезагрегантов, а также лечебной и дыхательной гимнастикой, был проведен ежедневный курс (5-7 дней) компьютерных когнитивных тренировок с выполнением заданий на зрительно-моторную реакцию и одновременным выполнением одного из вербальных заданий поочередно (называние предметов на определенную букву, устный обратный счет и называние необычного использования обычных предметов). Когнитивный тренинг проводился в первой половине дня, в хорошо освещенном и вентилируемом помещении на территории кардиохирургического отделения клиники. Каждое занятие состояло из подготовительного (2 мин) и основного (10-12 мин.) этапов. На подготовительном этапе осуществлялась беседа с тренирующим специалистом, разъяснение и дача инструкций к выполнению тренинга. На основном этапе с помощью психофизиологического комплекса «Статус ПФ» пациент под контролем тренирующего специалиста выполнял одновременно задание на зрительно-моторную реакцию и одно из нескольких вербальных заданий.
При выполнении задания на зрительно-моторную реакцию пациенту требовалось как можно более быстрее нажимать клавиши «Пробел» на клавиатуре в ответ на появлении на экране цветного прямоугольника.
Одновременно с этим тренирующий специалист давал одно из вербальных заданий поочередно:
1. Называние предметов на определенную букву (буквы изменялись от процедуры к процедуре)
2. Обратный устный счет (последовательно отнимать от 100 любую предложенную цифру)
3. Задание открытого типа (называние необычного использования обычных предметов - кирпич, газета, линейка и т.д., предметы изменялись от процедуры к процедуре).
Длительность одной сессии тренинга (комбинации моторной и когнитивной задачи) колебалась от 1-й до 3-х минут, возрастая на протяжении всего курса тренинга.
Примеры осуществления изобретения:
Пример 1.
Пациентка З.Г.П., 1948 г. р., среднее-специальное образование, поступила в кардиологическое отделение ФГБНУ НИИ комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний с диагнозом: Ишемическая болезнь сердца. Стенокардия ФК III. Постинфарктный кардиосклероз (от 19.08.2020). ХСН II А (ФК III). Гипертоническая болезнь III стадия, риск 4. Стенозы ВСА слева 42%. Сопут .заболевания: Хр. атрофический гастрит, вторичный дуоденит, вне обострения. Хр. пиелонефрит, неактивная фаза. ХБП С2. Хр. холецистит, вне обострения. Проведена плановая операция коронарного шунтирования в условиях искусственного кровообращения. Длительность искусственного кровообращения - 100 мин, время пережатия аорты - 80 мин. В интраоперационном и раннем послеоперационном периоде осложнений не было. Пациентке в качестве предоперационной подготовки были назначены: вальсартан 80 мг, бисопролол 5 мг, розувастатин 20 мг на ночь, ацетилсалициловая кислота 75 мг в обед после еды, амлодипин 10 мг вечером. В послеоперационном периоде был продолжен прием вышеуказанных препаратов. С 3-их суток после операции, на фоне стандартных методов восстановительного лечения (медикаментозной терапии, занятий дыхательной гимнастикой и лечебной физкультурой), началось проведение курса компьютерного когнитивного тренинга, всего проведено 5 тренингов. За три дня до проведения операции и на 8-е сутки после операции пациентке было проведено расширенное нейропсихологическое тестирование с использованием батареи тестов психофизиологического комплекса «Статус ПФ» (Таблица 2). В те же временные интервалы было проведено ЭЭГ-исследование.
Как видно из результатов, приведенных в таблице 2, после проведения курса компьютерного когнитивного тренинга состояние когнитивных функций у пациентки улучшилось: возросла скорость зрительно-моторной реакции, увеличился объем внимания, значительно возросла врабатываемость в тесте корректурной пробы Бурдона, улучшился 1 из показателей кратковременной памяти. Уровень индивидуальных изменений не соответствовал критериям послеоперационной когнитивной дисфункции.
По данным ЭЭГ-исследования на 7-10-е сутки послеоперационного периода у пациентки З.Г.П. было отмечено уменьшение тета1 (4-6 Гц) активности на 28% по сравнению с показателями перед операцией (см. рис. 1).
Пример 2.
Пациент Н.Ю.П., 1948 г. р., среднее-специальное образование, поступил в кардиологическое отделение ФГБНУ НИИ комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний с диагнозом: ИБС. Стенокардия ФК III. ХСН I (ФК II). Гипертоническая болезнь III ст.риск 4. Сопут. заболевания: Язвенная болезнь ДПК, ремиссия. Проведена плановая операция коронарного шунтирования в условиях искусственного кровообращения. Длительность искусственного кровообращения - 110 мин., время пережатия аорты - 90 мин. В интраоперационном и раннем послеоперационном периоде осложнений не было. Пациенту в качестве предоперационной подготовки были назначены: рамиприл 10 мг, бисопролол 10 мг, розувастатин 20 мг на ночь, кардиомагнил 75 мг в обед после еды, гипотиазид 12,5 мг. В послеоперационном периоде использованы только стандартные методы восстановительного лечения (медикаментозная терапия, занятия дыхательной гимнастикой и лечебной физкультурой). Компьютерного когнитивного тренинга не проводилось. За 4 дня проведения операции и на 9-е сутки после операции пациенту было проведено расширенное нейропсихологическое тестирование с использованием батареи тестов психофизиологического комплекса «Статус ПФ». (Таблица 3). В те же временные интервалы было проведено ЭЭГ-исследование.
Как видно из приведенной таблицы, у пациента на 9-е сутки после операции на 26% возросло количество ошибок при тестировании уровня функциональной подвижности нервных процессов, почти на 32% уменьшилось число переработанных знаков на 1 минуте корректурной пробы Бурдона, что означает ухудшение врабатываемости, снизилось количество запомненных слов. Диагностический уровень (20% снижение после операции по сравнению с предоперационным уровнем) когнитивного снижения для ПОКД достигнут по 3 показателям (~20% показателей тестовой батареи).
Согласно данным ЭЭГ-исследования в раннем послеоперационном периоде КШ у пациента Н.Ю.П. обнаружено увеличение тета1 (4-6 Гц) активности на 85,5% по сравнению с показателями перед операцией (см. рис. 2).
Предлагаемый способ когнитивной реабилитации является эффективным, легко воспроизводимым и доступным для применения. Он позволяет уменьшить когнитивное снижение у пациентов после коронарного шунтирования в условиях искусственного кровообращения.