BACKGROUND: Studies involving robotic devices have demonstrated high potential in rehabilitation, including children with cerebral palsy. In addition to functional restoration of hand motor skills, a probable improvement in speech abilities were observed. This phenomenon requires evidence-based experimental substantiation, including the organization of neurorehabilitation sessions.
AIM: This study aimed to assess the impact of neurotraining sessions using a noninvasive brain–computer–hand exoskeleton interface on the level of speech abilities in children with cerebral palsy, depending on the success of interaction with the neurointerface.
METHODS: The study included a group of patients diagnosed with cerebral palsy and dysarthria: 18 girls aged 11.11 ± 0.69 years and 30 boys aged 9.5 ± 0.55 years (p = 0.064). In addition to the standard rehabilitation program, 10 sessions were conducted using the brain–computer–hand exoskeleton complex. Upon completion of each session, the success coefficient of interaction with the neurointerface was automatically generated. Speech abilities before and after the neurorehabilitation course (10 sessions) were assessed using the following methods: oral praxis and articulation, phoneme pronunciation, and sentences based on pictures. The control group consisted of 30 children with cerebral palsy and dysarthria (12 girls, 10.58 ± 0.69 years; 18 boys, 11 ± 0.65 years; p = 0.891). Patients in the control group only participated in the standard rehabilitation program. Statistical analysis was performed using GraphPad Prism 8. The Shapiro–Wilk test was used to assess the normality of distribution. Multiple statistical analysis was performed using the Kruskal–Wallis method and Dunn’s test. Pairwise comparisons were performed using the Student t-test, Wilcoxon test, and Mann–Whitney U-test. Differences were considered statistically significant at p < 0.05.
RESULTS: Participants in the experimental group were divided into two subgroups: the first demonstrated a gradual increase in the success coefficient and was classified as “successful.” The second subgroup showed variability in values approximating the baseline (session 1) and was classified as “unsuccessful.” Among the 12 “successful” girls, the success coefficient increased from 0.33 (0.29; 0.36) at session 1 to 0.44 (0.43; 0.61) at session 10 (p = 0.0007); among the 19 “successful” boys—from 0.33 (0.31; 0.39) to 0.50 (0.46; 0.57) (p = 0.0000017). No change in the success coefficient was observed in the “unsuccessful” subgroup. The “successful” participants demonstrated a significantly greater median increase (2–2.5 points) in speech assessment scores compared with both “unsuccessful” participants (0–2 points) and controls (0–1 point).
CONCLUSION: A significant improvement in speech abilities was observed during neurorehabilitation sessions in participants who showed an increasing success coefficient.
Актуальность. В исследованиях с применением роботизированных устройств показана их высокая перспективность в реабилитационных мероприятиях, в т. ч. при детском церебральном параличе. Одновременно с функциональным восстановлением моторики кисти отмечается вероятностное улучшение речевых навыков. Указанный феномен требует доказательного экспериментального обоснования и по организации сеансов нейрореабилитации.
Цель. Определить влияние сеансов нейротренинга с использованием неинвазивного интерфейса «мозг — компьютер — экзоскелет кисти» на уровень речевых навыков испытуемых с детским церебральным параличом в зависимости от успешности взаимодействия с нейроинтерфейсом.
Материал и методы. Исследование проводили в группе пациентов с диагнозом «детский церебральный паралич и дизартрия»: 18 девочек возрастом 11,11±0,69 года и 30 мальчиков — 9,5±0,55 года; р=0,064. Одновременно с применением стандартной программы реабилитации выполняли 10 сеансов с использованием комплекса «мозг — компьютер — экзоскелет кисти». По завершении сеанса автоматически отображался коэффициент успешности взаимодействия пациента с нейроинтерфейсом. Исследование речевых навыков до и после прохождения курса нейрореабилитации (10 сеансов) проводили по методикам: оральный праксис и артикуляция, звукопроизношение и «предложения по картинкам».
В контрольную группу вошли 30 испытуемых (детский церебральный паралич и дизартрия), из которых 12 девочек (10,58±0,69 года), 18 мальчиков (11±0,65 года); р=0,891. Пациенты контрольной группы участвовали только в стандартной программе реабилитации. Статистический анализ осуществляли в GraphPad Prism 8. Нормальность распределения оценивали критерием Шапиро–Уилка. Множественный статистический анализ проводили методом Краскела–Уоллеса и теста Дана. Попарное сравнение осуществляли Т-критерием Стьюдента, критерием Уилкоксона, критерием Манна–Уитни. Различия считали значимыми при р <0,05.
Результаты. Пациентов экспериментальной группы разделили на две подгруппы: в 1-й наблюдалось постепенное увеличение коэффициента успешности — «успешные» испытуемые. Во 2-й — значение коэффициента успешности колебалось вблизи фонового уровня (сеанс 1) — «неуспешные» испытуемые. У 12 «успешных» девочек коэффициент успешности на 1-м сеансе составлял 0,33 (0,29; 0,36) на 10-м сеансе — 0,44 (0,43; 0,61); р=0,0007; у «успешных» (n=19) мальчиков — 0,33 (0,31; 0,39) и на 10-м — 0,50 (0,46; 0,57; р=0,0000017). Коэффициент успешности «неуспешных» испытуемых не изменялся. «Успешные» испытуемые демонстрировали достоверно больший прирост баллов (2–2,5 по медиане) в методиках оценки речевых навыков как по сравнению с «неуспешными» (0–2 по медиане), так и с контрольными испытуемыми (0–1 по медиане).
Заключение. В процессе сеансов нейрореабилитации у испытуемых с возрастающим коэффициентом эффективности наблюдается выраженное улучшение речевых навыков.
研究背景：使用机器人设备的研究表明，它们在康复活动中具有很高的前景，包括脑瘫。在手部运动技能功能恢复的同时，言语技能的概率性提高。这种现象需要基于证据的实验证实和神经稳定会议的组织。
目的：确定使用非侵入性脑—计算机—手外骨骼接口的神经训练会话对脑瘫受试者言语技能水平的影响，这取决于与神经接口相互作用的成功。
研究对象与方法：该研究在一组被诊断为脑瘫和发声障碍的患者中进行：18名年龄为11.11±0.69岁的女孩和30名年龄为9.5±0.55岁的男孩； p=0.064。在应用标准康复计划的同时，使用脑—计算机—手外骨骼复合物进行了10次会议。在会话结束时，自动显示患者与神经界面交互的成功率。神经恢复过程（10节）前后言语技巧的研究采用以下方法进行：口头练习和发音，声音发音和"图片建议"。对照组包括30名受试者（脑瘫和发声障碍），其中12名是女孩（10.58±0.69岁），18名是男孩（11±0.65岁）；p=0.891。对照组的患者仅参加标准康复计划。在GraphPad Prism 8中进行统计分析。通过夏皮罗-威尔克标准评估分布的正态性。使用克拉斯克尔至瓦利斯方法和丹检验进行多重统计分析。通过学生的T检验，威尔科森标准和曼-惠特尼标准进行两两比较。差异在p <0.05时被认为是显着的。
结果：实验组的患者分为两个亚组：在1中，成功率逐渐增加-"成功"受试者。在2中，成功率在背景水平（会话1）附近波动—"不成功"科目。在12名"成功"女孩中，第1届会议的成功率为0.33（0.29； 0.36）第10届会议-0.44（0.43； 0.61； p=0.0007；在"成功"（n=19）男孩—0.33（0.31； 0.39）和第10届—0.50（0.46； 0.57； p=0.0000017）。"不成功"受试者的成功率没有变化。与"不成功"（中位数为0-2）和对照受试者（中位数为0-1）相比，"成功"受试者在评估言语技能的方法中显示出显着更高的分数增益（中位数为2-2.5）。
结论：在神经稳定会议期间，受试者表现出显着改善他们的语音技能与增加的效率系数。