Оптимизация технологии обонятельного тренинга с применением программно-аппаратного комплекса у пациентов с нарушениями обоняния

Цель исследования: Оценка эффективности тренировки обоняния у пациентов с применением автома- тизированного программно-аппаратного комплекса VIBRAINT RehUp, включающего в себя нейрокомпью- терный интерфейс.
Материал и методы. В исследовании приняли участие 15 пациентов с поствирусной ольфакторной дис- функцией. Всем участникам была проведена диагностика обоняния Отечественным обонятельным тестом. В исследование были включены пациенты с дизосмией: пороговая способность обоняния <16 баллов, иденти- фикационная способность обоняния <17 баллов. Всем пациентам было предложено пройти курс обонятельного тренинга с применением VIBRAINT RehUp. Обонятельная тренировка проводилась с применением 6 ароматов: дыня, шоколад, липа, мята, дым и апельсин. Курс реабилитации включал в себя 10 тренировочных сессий. Во время каждой тренировки участник выполнял 2 упражнения: упражнение №1 – ритмичное вдыхание случайно распыленных запахов (random); упражнение №2 – задание на различение (дискриминацию) запахов (matrix; «Матрица). Длительность одной тренировочной сессии (оба задания) составляла около 45 минут.
Результаты. При выполнении упражнения на дискриминацию запахов у 9 участников исследования из 15 отмечено улучшение показателей точности. Статистический анализ результатов всех пациентов с приме- нением критерия Вилкоксона показал значимое улучшение точности при попарном сравнении результатов: 1-й и последней сессии (n=15, -W=8; p=0,026), средних значений первых двух и последних двух сессий (n=15, -W=10; p=0,0076). При сравнительном анализе точности 1-й сессии с каждой последующей отмечается тенден- ция к увеличению числа правильных ответов, имеющая статистическую достоверность при сравнении с 7-й (n=14, W=7; p=0,021,), 8-й (n=13, W=8,5; p=0,029,) и 10-й (n=10, W=0; p=0,018,) сессиями. При оценке обоняния Отечественным обонятельным тестом у 10 пациентов, которые завершили курс реабилитации из 10 сессий, у 7 (70%) участников отмечена положительная динамика, у 3 (30%) – без изменений. При интерпретации электроэнцефалограммы (ЭЭГ) пациентов выявлено, что β-ритм имеет статистически значимую тенденцию к росту в течение всего курса тренировок (линейная смешанная модель, p=0,01, коэффициент=0,439±0,129). Такая динамика ЭЭГ указывает на рост когнитивной активности, связанный с улучшениями обонятельной функции и степени вовлеченности в тренировочную парадигму.
Заключение. Полученные данные, подтверждают эффективность обонятельного тренинга с применением VIBRAINT RehUp и обосновывают целесообразность его внедрения в клиническую практику в качестве элемента комплексной диагностики и реабилитации пациентов с ольфакторной дисфункцией.
Ключевые слова: обонятельный анализатор, обоняние, дизосмия, ольфакторная дисфункция, расстройства обоняния, обонятельный тренинг, аромат, поствирусное нарушение обоняния, программно-аппаратный комплекс
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда 24-25-00415.

Purpose of the study. Evaluation of the effectiveness of olfactory training in patients using the VIBRAINT RehUp automated software and hardware complex, which includes a neurocomputer interface. Material and methods. The present study involved 15 patients with post-viral olfactory dysfunction. Before the study, all participants underwent olfactory diagnostics using the Russian Olfactory Test. The study included patients with dysosmia: olfactory threshold ability – <16 points, olfactory identification ability <17 points. All patients were offered to undergo a course of olfactory training using a software and hardware complex. Olfactory training was conducted using 6 aromas: melon, chocolate, linden, mint, smoke and orange. The rehabilitation course included 10 training sessions. During each training, the study participant had to complete 2 exercises: exercise №1 – rhythmic inhalation of randomly sprayed odors (random); exercise №2 – a task to discriminate odors («Matrix»). The duration of each training session was about 45 minutes.
Results. When performing an odor discrimination exercise, 9 out of 15 study participants showed improved accuracy scores. Statistical analysis of the results of all patients using the Wilcoxon test showed a significant improvement in accuracy in pairwise comparison of the results: the first and last sessions (n=15, -W=8; p=0.026), the average values of the first two and the last two sessions (n=15, -W=10; p=0.0076). When comparing the accuracy of the first session with each subsequent one, a tendency towards an increase in the number of correct answers is noted from the 7th session (n=14, W=7; p=0.021) and is maintained in the 8th (n=13, W=8.5; p=0.029) and 10th sessions (n=10, W=0; p=0.018). When assessing the sense of smell using the Russian Olfactory Test in 10 patients who completed a 10-session rehabilitation course, 7 (70%) of participants showed positive dynamics, 3 (30%) – no changes. Based on the data obtained during the interpretation of the EEG of patients, it was found that the beta rhythm has a statistically significant tendency to increase throughout the entire training course (linear mixed model, p=0.01, coefficient=0.439±0.129. This EEG pattern indicates an increase in cognitive activity associated with improvements in olfactory function and engagement in the training paradigm.
Conclusions. The results confirm the effectiveness of olfactory training using VIBRAINT RehUp and justify its implementation in clinical practice as an element of comprehensive diagnostics and rehabilitation of patients with olfactory dysfunction.
Key words: olfactory analyzer, olfaction, dysosmia, olfactory dysfunction, olfactory disorders; olfactory training, aroma; postviral olfactory impairment, software and hardware complex
Conflict of interest. The authors declare that there is no conflict of interest.
Funding. The study has not received any funding.

Введение Реабилитация пациентов с ольфакторной дисфункцией явля- ется актуальной междисциплинарной проблемой. Это обуслов- лено не только тем, что дизосмия является сопутствующей патологией при заболеваниях из различных отраслей медицины (оториноларингология, неврология и др.), но и хроническим течением большинства расстройств обоняния [1–2]. На данный момент существуют различные способы лечения дизосмии. К ним относятся консервативные (медикаментозные) методы: интраназальные и пероральные глюкокортикостероиды, кофе, инсулин, цитрат натрия и др. [3–6]. Но медикаментозные подходы в большинстве случаев не эффективны и не являются универсальным методом лечения [7]. В настоящее время «золо- тым» стандартом реабилитации ольфакторной дисфункции является обонятельная тренировка [8]. Обонятельная тренировка – это многократное вдыхание паху- чих веществ и выполнение различных упражнений на протяже- нии определенного периода времени [9–11]. Механизм действия тренировки обусловлен нейропластичностью структур обоня- тельного анализатора как периферических, так и центральных [12]. Несмотря на множество исследований, подтверждающих эффективность метода, отсутствует единый алгоритм его прове- дения. Поводом для дискуссии остаются следующие параметры: количество, концентрация и категории запахов, период длитель- ности тренировки, число занятий в день и др. [13]. В большинстве зарубежных исследований проводится тре- нировка с применением 4 запахов, принадлежащих к разным группам ароматов в соответствии с гипотезой «ольфакторной призмы» предложенной H. Henning в 1916 г.: цветочный (роза); цитрусовый (лимон); ароматный (гвоздика) и смолистый (эвка- липт) [14, 15]. Но помимо количества и категорий запахов оста- ется открытым ряд следующих вопросов: на каком расстоянии и на протяжении какого времени необходимо вдыхать аромат, методика подачи аромата, соблюдают ли пациенты перечислен- ные критерии при самостоятельном тренинге. По данным зарубежных исследований курс реабилитации должен составлять не менее 3 месяцев [9, 12, 16, 17]. Как отме- чают L. Zetian и соавт., для успешной реабилитации необходимо строгое соблюдение продолжительности курса. По результа- там исследования 76,4% участников выполняют тренировку менее 4 недель [18]. Основываясь на вышеуказанных данных, возникает потребность в создании условий для увеличения приверженности пациента тренировкам. Стоит отметить, что при проведении обонятельной трени- ровки чаще всего оценка динамики проводится субъективными методами (опросники, психофизические тесты). Но результаты, полученные с их применением, не всегда точны [12]. В связи с этим перспективным подходом к решению поставленных задач является применение программно-аппаратных комплексов, предназначенных для обонятельной тренировки. Программно- аппаратный комплекс может включать в себя систему для подачи запахов, программу для регистрации активных сигналов головного мозга, устройство для выполнения тренировочных заданий и др. [19]. Применение таких комплексов для трени- ровки обладает рядом преимуществ: исключает вариабельность поданых стимулов (аромадиффузор), обеспечивает оценку эффективности тренировок по результатам выполненных упражнений, повышает приверженность пациента курсу реа- билитации (программное обеспечение для выполнения трени- ровочных заданий), фиксирует данные о нейропластических изменениях на уровне коры головного мозга (устройство для снятия электроэнцефалограммы – ЭЭГ) и т.д. В связи с этим целью настоящего исследования было оце- нить эффективность обонятельной тренировки у пациентов, с применением программно-аппаратного комплекса VIBRAINT RehUp, включающего в себя нейрокомпьютерный интерфейс. Материал и методы В настоящем исследовании приняло участие 15 пациен- тов с поствирусной ольфакторной дисфункцией. Критерии включения: мужчины и женщины в возрасте от 18 до 60 лет, добровольное информированное согласие пациента на участие в исследовании, наличие субъективных симптомов дизосмии продолжительностью не менее 3 месяцев после разрешения острого заболевания. Критерии невключения: возраст младше 18 лет, полная обструкция носового дыхания из-за наличия патологии, требующей хирургического лечения, беременность и период лактации, аллергическая реакция на компоненты аро- матов для треннинга, гель для установки электродов. Критерии исключения: наличие тяжелых сопутствующих патологий, пре- пятствующих проведению исследования, развитие во время проведения тренировок острого заболевания (ОРВИ), оказы- вающего временное влияние на носовое дыхание и обоняние, отказ от участия в исследовании. Перед проведением исследования всем участникам провели эндоскопический осмотр ЛОР-органов и диагностику обоняния Отечественным обонятельным тестом. Отечественный обо- нятельный тест был разработан на базе кафедры болезней уха, горла и носа ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава РФ. Тест валидирован на здоровых добровольцах и проведена оценка возможностей его применения у пациентов с постинфекционной дисфункцией обоняния в клинических исследованиях [20, 21]. В исследование были включены паци- енты с постинфекционной дизосмией: пороговая способность обоняния – <16 баллов, идентификационная способность обо- няния <17 баллов [23]. Всем пациентам было предложено пройти курс обонятельной тренировки с применением программно-аппаратного комплек- са VIBRAINT RehUp (ООО «Нейротехника», Самара, Россия). VIBRAINT RehUp включает в себя диффузор для подачи запа- хов Aroma Shooter (Aromajoin Corporation, Киото, Япония), назальный термометрический датчик дыхания TRSens (Москва, Россия) усилитель NVX-36 (ООО «Медицинские Компьютерные Системы», Москва, Россия), шлем для снятия ЭЭГ c 24 отве- дениями по системе 10–20 равномерно распределенными по поверхности головы (земляное отведение FCz, референсные отведения A1, A2), компьютер с программным обеспечением (ООО «Нейротехника», Самара, Россия) для выполнения упраж- нений. Программнное обеспечение синхронизирует запись ЭЭГ с предъявлением запахов и позволяет в едином интерфейсе управлять записью ЭЭГ и обонятельными упражнениями. Aroma Shooter оснащен 6 отсеками для установки катриджей с ароматическими веществами, которые являются синтетическими пищевыми ароматизаторами, сертифицированными в пищевой промышленности. Обонятельная тренировка проводилась с применением 6 ароматов: дыня, шоколад, липа, мята, дым и апельсин. Курс тренировки включал в себя 10 тренировочных сессий. Тренировочные сессии проводились под контролем врача-ото- риноларинголога преимущественно ежедневно, длительность курса составляла не более 14 дней. Перед проведением трени- ровки в полость носа каждого участника устанавливали назаль- ный термометрический датчик дыхания для контроля вдоха и выдоха. На голову пациента надевали шлем и устанавливали электроды в соответствии с методологией ранее проведенного исследования при участии здоровых добровольцев [22]. «Aroma Shooter» устанавливался на расстоянии 20 см от носа пациента. Во время каждой тренировки участнику исследования необходимо было последовательно выполнить 2 упражнения: упражнение №1 – ритмичное вдыхание случайно распыленных запахов (random); упражнение №2 –различение (дискрими- нация) запахов (matrix; «Матрица). Длительность перерыва между упражнениями составляла не более 10 минут. Во время тренировочной сессии участник сидел в удобном кресле в слабо освещенном помещении, выполнял упражнения с закрытыми глазами, а в задании на различение запахов по звуковому сиг- налу давал ответ нажатием на одну из двух кнопок. Во время упражнения №1 пациенту с помощью диффузора «Aroma Shooter» осуществлялась подача запаха, при этом в случай- ном порядке подавался либо один из 6 запахов, либо пустой стимул. Подача пустого стимула была необходима для сравнения с реакцией на обонятельные стимулы при анализе ЭЭГ. Во время упражнения №2 «Матрица» участнику с помощью диффузора осуществлялась подача 15 пар запахов. Перед каждой подачей пары программное обеспечение случайным образом «выбира- ло» будет ли данная пара запахов иметь оба одинаковых (50%) или оба (50%) разных запаха. Затем, соответственно, случайным образом выбирались либо два разных запаха, либо один запах, который подавался дважды. После каждой пары испытуемому необходимо было ответить на вопрос «Являются ли запахи одинаковыми или различаются?». Участник подтверждал свой выбор с помощью клавиш на компьютерной клавиатуре, где «0» – запахи различаются, «1» – одинаковые. В конце упраж- нения оценивалась точность его выполнения, а именно число правильных ответов в %. Число пар запахов было сбаланси- ровано (50% одинаковых; 50% различных), минимально воз- можная точность при случайном угадывании составляла 50%. Для здоровых испытуемых упражнение на различение двух запахов из набора дыня, шоколад, липа, мята, дым и апельсин не вызывает затруднениий, а точность распознавания запахов близка к 100% [22]. Все упражнения осуществлялись под голо- совую команду «вдох» и «выдох» для синхронизации дыхания с обонятельным стимулом. Длительность каждой тренировочной сессии составляла около 45 минут. Исследование проводилось на клинической базе отделения болезней уха, горла и носа УКБ №1 Клинического центра ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава РФ. Статистическую обработку данных проводили с помощью NumPy и SciPy библиотек Python для научных вычислений. При выполнении пациентами упражнения на дискриминацию запахов была рассчитана точность после каждой тренировочной сессии – число правильных ответов в %. Сравнительный анализ точности сессий проводили с применением парного критерия Вилкоксона. Анализ ЭЭГ данных выполняли с использованием библиотеки MNE-Python, применением линейной смешанной модели. Для сравнения результатов ЭЭГ полученных при выпол- нении упражнений также применяли критерий Вилкоксона. Результаты Всего в исследовании обонятельный тренинг был проведен 15 пациентам. Из 15 участников 1 человек выполнил 6 сессий, 1 человек – 7 сессий, 3 человека – 9 сессий, и 10 человек прошли все 10 сессий. Исходя из полученных результатов, при выполнении упраж- нения на дискриминацию запахов у 9 человек была отмечено улучшение показателей точности, 4 человека – без изменений и у 2 человек – отрицательная динамика (рис. 1). Статистический анализ результатов всех пациентов с при- менением критерия Вилкоксона показал значимое улучшение точности при попарном сравнении результатов: первой и послед- ней сессии (n=15, W=8; p=0,026), средних значений первых двух и последних двух сессий (n=15, -W=10; p=0,0076). При сравнительном анализе точности 1-й сессии с каждой после- дующей отмечается тенденция к увеличению числа правильных ответов с 7-й сессии (n=14, W=7; p=0,021) и сохраняется в 8-й (n=13, W=8,5; p=0,029) и 10-й сессиях (n=10, W=0; p=0,018) (рис. 2). При оценке обоняния Отечественным обонятельным тестом у 10 пациентов, которые завершили курс реабилитации из 10 сессий, у 7 (70%) участников отмечалась положительная дина- мика, у 3 (30%) – без изменений. По результатам оценки поро- говой способности обоняния до и после завершения курса из 10 сессий отмечены изменения у 6 участников исследования: ID-133 – от 11 до 14 баллов, ID-134 – от 9 до 10 баллов, ID-139 – от 13 до 15 баллов, ID-140 – от 6 до 10 баллов, ID-143 – от 10 до 12 баллов, ID-144 – от 6 до 10 баллов. При оценке иден- тификационной способности обоняния изменения выявлены у 4 участников: ID-134 – от 12 до 13 баллов, ID-139 – от 7 до 18 баллов, ID-142 – от 9 до 12 баллов, ID-143 – от 12 до 15 бал- лов. На основании полученных результатов можно сделать вывод о том, что положительная динамика курса реабилитации может быть обусловлена улучшением как пороговой, так и идентификационной способности обоняния. Исходя из анализа полученных баллов по тесту 1-й, 5-й и 10-й сессий, к 10-й сессии отмечается тенденция к улучшению как пороговой, так и идентификационной способности обоняния. При этом стоит отметить, что между 1-й и 5-й сессией не выяв- лено статистически значимых различий. Полученные данные по тесту соответствуют результатам попарного сравнения групп с применением критерия Вилкоксона (рис. 3). Для спектрального анализа ЭЭГ подсчитывались мощности основных ЭЭГ ритмов: тета (4–7 Гц), альфа (8–12 Гц) и бета (13–30 Гц). Мощность диапазона подсчитывалась как площадь под кривой усредненного спектра затылочно-париетальных отведений P3, PZ, P4, PO3, O1, OZ, O2, PO4. Было выявлено, что бета-ритм имеет статистически значимую тенденцию к росту в течение всего курса тренировок (линейная смешанная модель, p=0,01, коэффициент=0,439±0,129), в то время как изменения мощностей тета и альфа-ритмов не достигали статистической значимости. Полученные данные могут быть интерпретирова- ны как признак повышения когнитивной активности, а также увеличения вовлеченности в выполнение поставленных задач, поскольку бета-ритм был неоднократно показан как усиливающийся при выполнении когнитивных задач, включая удержание информации в рабочей памяти и регуляцию исполнительного контроля [23]. При сравнении мощности бета-ритма во время выполнения упражнений с применением критерия Вилкоксона у пациентов отмечена тенденция к его уменьшению во время выполнения упражнения №2 на дискриминацию запахов (W=574; p=0,0076) (рис. 4). Так как во время упражнения №1 на вдыхание случайно распыленных запахов пациенту необходимо осуществлять вдох и выдох под голосовую команду без решения какой-либо задачи, возможно, полученные данные отражают временное переключение с более автоматических процессов восприятия на выполнение задачи с необходимостью принятия решения, что снижает спонтанную когнитивную активность. Обсуждение По данным согласительного документа от 2023 г. по оль- факторной дисфункции, пациентам с постинфекционной дис- функцией обоняния рекомендовано проводить обонятельный тренинг. Курс реабилитации обычно включает в себя вдыха- ние нескольких ароматов, в количестве от 3 до 8, ежедневно, с периодичностью 1–2 раза в день, продолжительностью от 4 до 6 месяцев. Распространенной практикой является использование ароматов гвоздики, лимона, розы, эвкалипта. [24] Особенностями такого вида тренировок является длительность курса, пациент выполняет исследования в домашних условиях самостоятельно. Цель данной работы заключалась в оценке возможности изменения подхода к обонятельным тренировкам за счет выполнения ежедневного курса упражнений в условиях клиники с большей длительностью одного сеанса тренировок (в среднем 45 минут) и использовании определенного набора упражне- ний. В настоящем исследовании тренировка осуществлялась с использованием 6 запахов (дыня, шоколад, липа, мята, дым и апельсин) при помощи аромадиффузора (Aroma Shooter), под контролем врача-оториноларинголога. Данный метод ранее не применялся с целью реабилитации нарушений обоняния. Метод обладает несколькими преимуществами. Во-первых, подача запахов осуществляется при помощи диффузора «Aroma Shooter» на одинаковом расстоянии, с одинаковой частотой, что обеспечивает стабильность подачи стимула. Во-вторых, возра- стает приверженность пациентов тренировке за счет проведе- ния ее под контролем специалиста и увлекательной парадигмы. В-третьих, комплекс обладает возможностью отслеживания изме- нений активности головного мозга посредством записи ЭЭГ. Такой нейроинтерфейс относится к категории пассивных, но в будущем могут оказаться полезными активные ольфакторные нейроин- терфейсы, использующие обратную связь по ритмам ЭЭГ [25]. В исследовании участвовали 15 пациентов с поствирус- ной дизосмией. Было отмечено улучшение обоняния у 70% пациентов, завершивших полный курс тренировок по данным Отечественного обонятельного теста. Приверженность пациен- тов тренировкам составила 66,6%. Улучшение пороговой и иден- тификационной функций обоняния составили от 1 до 4 баллов и от 1 до 11 баллов соответственно. Данные результаты не про- тиворечат результатам исследований классического тренинга. Так, A.W. Fjaeldstad и соавт. в 2023 г. провели курс обонятель- ного тренинга 52 пациентам с постинфекционной дизосмией. Тренировка проводилась с применением 3–4 эфирных масел, которые необходимо было вдыхать 2 раза в день в течение 3 и более месяцев. Испытуемым необходимо было приобрести ароматы и вдыхать их самостоятельно. Оценка обоняния прово- дилась с применением Sniffin’sticks test, осуществлялся подсчет суммы баллов при оценке всех способностей обоняния: порога, дифференцировки и идентификации – TDI. По результатам исследования значимое улучшение обоняния отмечали 23% пациентов, показатель TDI увеличился на 5,5 балла. При этом соблюдали режим тренировки 54% испытуемых [26]. S.D. Le Bon и соавт. в 2021 г. также провели обонятельный тренинг 18 паци- ентам с постинфекционной потерей обоняния. Во время тре- нировки необходимо было вдыхать 4 запаха (гвоздика, лимон, роза, эвкалипт) 2 раза в день в течение 10 недель. Оценка дина- мики лечения проводилась с применением Sniffin’sticks test. У пациентов было выявлено улучшение обоняния, увеличение TDI на 2,1 балла по сравнению с исходным. Приверженность пациентов тренировкам составила 31% [27]. По результатам работ можно отметить большую привержен- ность пациентов лечению в данном исследовании и значительно меньшую длительность курса тренировок при большей длитель- ности одной тренировки. Относительно близким к нашей работе является спо- соб коррекции ольфакторной дисфункции, предложенный Т.Ю. Владимировой, А.В. Куренковым и соавт. в 2024 г. Способ заключается в проведении обонятельного тренинга с применени- ем 15 ароматов и програмно-аппаратного комплекса «ReviSmell», который включает в себя устройство для подачи запахов, специ- альное программное обеспечение для проведения тренировок. По данным клинического случая пациентки с постинфекционной дизосмией после курса реабилитации наблюдался рост числа идентифицируемых запахов (от 4 эфирных масел до 14), а также увеличение амплитуды бета-ритма по данным ЭЭГ [28]. Отличие этого способа заключается в большем числе ароматов и добав- лении визуальных изображений, ассоциирующихся с запахом при проведении тренировки. В настоящем исследовании также отмечена тенденция к росту бета-ритма на ЭЭГ, что представляет научный интерес и потенциально может стать основой для раз- работки новых критериев оценки динамики лечения. Данная работа показала эффективность короткого курса интенсивных ольфакторных тренировок. При этом недоста- точно данных для формирования определенной стратегии ольфакторной тренировки. В дальнейшем мы считаем необ- ходимым проведение сравнительного исследования с класси- ческой самостоятельной тренировкой обоняния. Кроме того, определенный интерес для исследования представляет как увеличение длительности курса, так и повторение нескольких курсов тренировок. Заключение После проведения полного курса реабилитации ольфакторной дисфункции было отмечено улучшение как пороговой, так и идентификационной способностей обоняния у 70% участни- ков исследования. Полученные данные подтверждают эффек- тивность обонятельного тренинга на программно-аппаратном комплексе с автоматизированной подачей ароматизаторов и обосновывают целесообразность дальнейших исследований коротких интенсивных тренировок в реабилитации пациентов с ольфакторной дисфункцией.