Introduction. Gait disorders are a common and severe consequence of stroke, limiting patient autonomy and quality of life. A functional near-infrared spectroscopy (NIRS)-based brain–computer interface (BCI) represents a promising technology for restoring motor functions; however, its application in gait rehabilitation remains insufficiently studied.
Study aim: To evaluate the clinical applicability and technical feasibility of an NIRS-based BCI technology combined with a pneumatic plantar support load simulator (pneumatic orthosis) as an adjunct to comprehensive motor rehabilitation in post-stroke patients.
Materials and methods. Seventeen patients were enrolled in the pilot study, of whom 15 (median age 58.0 [47.0; 64.0] years, median time since stroke 6.0 [3.0; 9.0] months) completed a course of 7–13 (median 10 [9; 10]) training sessions with the NIRS-BCI–pneumatic orthosis technology in addition to a comprehensive motor rehabilitation program. Motor function was assessed using the Fugl–Meyer Assessment scale for the lower extremity, the 10-Meter Walk Test, and the Timed Up and Go test.
Results. A total of 147 NIRS-BCI–pneumatic orthosis training sessions were conducted, with a total median exposure of 229 minutes per patient. The median BCI classifier recognition rate for patients’ mental states was 54.93% [53.10; 69.70]. The median of the maximum achieved recognition rates was 75.57% [67.54; 87.14]. Characteristic hemodynamic activation patterns were identified in motor and associative cortical areas. Following the course, statistically significant improvements were noted on the Fugl–Meyer Assessment scale (from 19.0 [16.0; 24.0] to 24.0 [20.0; 25.0] points; p = 0.001) and the Timed Up and Go test (from 17.61 [14.21; 22.34] to 16.06 [13.00; 17.41] s; p = 0.041), but not on the 10-Meter Walk Test (p > 0.05). Most patients tolerated the procedures satisfactorily; two participants withdrew early.
Conclusion. The clinical applicability and technical feasibility of the NIRS-BCI–pneumatic orthosis technology for post-stroke gait rehabilitation have been confirmed. Randomized controlled trials are required to assess its clinical efficacy.
Введение. Нарушения ходьбы являются частым и тяжёлым последствием инсульта, ограничивающим автономию и качество жизни пациентов. Интерфейс мозг–компьютер (ИМК) на основе функциональной ближней инфракрасной спектроскопии (БИКС) представляет перспективную технологию для восстановления двигательных функций, однако её применение в реабилитации ходьбы остаётся недостаточно изученным.
Цель исследования: оценить клиническую применимость и техническую реализуемость технологии ИМК, основанного на БИКС, в сочетании с пневматическим имитатором опорной подошвенной нагрузки (пневмоортезом) как дополнение к комплексной двигательной реабилитации пациентов после инсульта.
Материалы и методы. В пилотное исследование включены 17 пациентов, из которых 15 (медиана возраста 58,0 [47,0; 64,0] лет, давности инсульта — 6,0 [3,0; 9,0] мес) завершили курс из 7–13 (медиана — 10 [9; 10]) тренировок с технологией БИКС-ИМК–пневмоортез в дополнение к комплексу двигательной реабилитации. Оценку двигательной функции проводили по шкале Фугл-Мейера для нижней конечности, 10-метровому тесту ходьбы и тесту «Встань и иди».
Результаты. Проведено 147 тренировок ИМК-БИКС–пневмоортез общей медианной экспозицией 229 мин на пациента. Медиана показателей распознавания классификаторов ИМК ментального состояния пациентов составила 54,93 [53,10; 69,70]%. Медиана максимальных достигнутых показателей распознавания — 75,57 [67,54; 87,14]%. Выявлены характерные гемодинамические паттерны активации в моторных и ассоциативных зонах коры. После курса отмечено статистически значимое улучшение по шкале Фугл-Мейера (с 19,0 [16,0; 24,0] до 24,0 [20,0; 25,0] баллов; p = 0,001) и тесту «Встань и иди» (с 17,61 [14,21; 22,34] до 16,06 [13,00; 17,41] с; p = 0,041), но не по 10-метровому тесту ходьбы (p > 0,05). Большинство пациентов удовлетворительно переносили процедуры, досрочно выбыли 2 участника.
Заключение. Подтверждена клиническая применимость и техническая реализуемость технологии БИКС-ИМК–пневмоортез для постинсультной реабилитации ходьбы. Необходимы рандомизированные контролируемые исследования для оценки клинической эффективности.