Transkutánní elektrická nervová inhibice pomocí středofrekvenčního střídavého proudu (tMFAEC)

1. ÚVOD A ODŮVODNĚNÍ

Pacienti trpící neurologickými poruchami často zažívají nežádoucí senzomotorické aktivity, např. hypersenzibilizace, spasticita a hyper- a dystonie. K překonání těchto postižení se používají různé terapeutické intervence, např. jsou prováděny perorální léky, botulotoxinové injekce, lokální anestetika, transkutánní elektrická stimulace a chirurgické zákroky. Ty však často nenabízejí trvalá řešení. Elektrická stimulace středofrekvenčními střídavými elektrickými proudy (MFAEC; 2-50 kHz) může inhibovat aktivity periferního motorického nervu a produkci síly, pokud je implantována přímo na horní část periferního nervu, který je středem zájmu. Podávání transkutánních středněfrekvenčních střídavých elektrických proudů (tMFAEC), tj. podávání elektrických proudů kůží, může nabídnout méně invazivní alternativu. Teoreticky může podání tMFAEC na senzorický nerv dokonce vést k částečnému nebo úplnému (reverzibilnímu) nervovému bloku, který tak slouží jako anestezie při provádění chirurgických nebo bolestivých zákroků. Slibná preklinická studie Kim et al.1 již prokázala, že stimulace tMFAEC při 10 kHz může částečně inhibovat jak smyslové vnímání, tak motorickou aktivitu.

1. CÍL A HYPOTÉZA

   Primárním cílem této studie je potvrdit předchozí výsledky v literatuře.

   Předpokládá se, že stimulace tMFAEC na distálním středním nervu by:

   • Snížit smyslové vnímání v ukazováčku a prostředníčku
   • Zabraňte produkci síly ukazováčkem a prostředníčkem

2. MĚŘENÍ VÝSLEDKŮ 2.1 Primární měřítko výsledku

   Hodnocení periferního senzorického vnímání a produkce síly v ukazováčku a prostředníku, když je tMFAEC aplikován s pevnou intenzitou proudu 31,5 mA při frekvenci 10 kHz do distálního středního nervu. Periferní senzorické vnímání bude měřeno Semmes-Weinsteinovým vyšetřením monofilamentu a tlakovou algometrií, která měří hmatový a tlakový vjem. Hodnocení produkce síly bude měřeno elektronickým ručním dynamometrem (CompuFet 2).

   2.2 Sekundární výstupní opatření I. Potvrzení bezpečnosti účastníka tMFAEC stanovením maximální kapacity tolerovatelné pro účastníka. Stanovení se hodnotí postupným zvyšováním tMFAEC na individuální práh bolesti s maximální intenzitou proudu 35 mA.

   II. Vyhodnocení vlivu jiné frekvence tj. 2kHz s pevnou intenzitou proudu 31,5mA na úroveň senzomotorické inhibice.

   III. Vyhodnocení účinku dvou podstatně odlišných elektrod (tj. PALS Platinové elektrody 50x50mm a 3M™ Red Dot™ Elektrode pěnový gel klevende gel, 2228) na úrovni senzomotorické inhibice.

   IV. Hodnocení úrovně impedance ve vztahu k frekvenci a vlivu impedance na úroveň senzomotorické inhibice.

   V. Hodnocení vlivu hloubky n. medianus v úrovni středního předloktí na úroveň senzomotorické inhibice.

3. POSTUP A MĚŘENÍ STUDIA

Nejprve bude identifikována poloha a hloubka (v mm) středního nervu pomocí ultrazvukového přístroje Sono Site Xporte s vysokofrekvenčním lineárním převodníkem HFL38 (15-6MHz). Kůže nad středním nervem se vyčistí éterem. Elektroda 1 bude umístěna na kůži překrývající střední nerv poblíž příčného karpálního vazu. Elektroda 2 bude umístěna 7 cm nad elektrodou 1, přímo nad průběhem středního nervu v předloktí (identifikováno ultrazvukem). Umístění elektrody bude mírně upraveno, pokud stimulace MFAC vyvolala nežádoucí svalovou kontrakci sekundární k přímé stimulaci neuromuskulárního spojení nebo asynchronnímu výstřelu nervu. Pokud například stimulace způsobí kontrakci svalů thenaru, umístění elektrod se mírně posune (přibližně 0,5 cm) směrem k ulnární nebo proximální straně.

Následně budou účastníci usazeni na židli a jejich paže budou umístěny na testovací stůl. Výška židle bude upravena tak, aby účastníci mohli položit ruce na stůl s oběma rameny v přibližně 35° abdukci a 45° flexe a lokty v přibližně 45° flexe. Pevná deska z polystyrenu™ bude použita k podpoře zápěstí a předloktí.

Pro aplikaci stimulace tMFAEC pomocí povrchových elektrod (PALS Platinové elektrody 50x50mm a 3M™ Red Dot™ Elektrode pěnový gel klevende gel, 2228) a pro měření úrovně impedance použijeme následující zařízení:

● Izolovaný bipolární stimulátor konstantního proudu DS5

Abychom vytvořili dvoufázový, ustálený, nemodulovaný střídavý proud 10 kHz, generujeme tvar vlny na generátoru signálu a přivádíme jej na vstup DS5.

Semmes-Weinsteinovo vyšetření monofilamentu a tlaková algometrie:

Tyto testy budou provedeny při základní linii a 100% intenzitě proudu ve skupině stimulace 2 kHz i 10 kHz.

Hmatový pocit - Bude použita sada 20 nylonových monofilů, odstupňovaných podle průměru monofilu. Každý monofil se přitlačí ke kůži, počínaje nejmenším průměrem, aby se získala vzestupná metoda prahového testování. Všechny monofilamenty budou drženy v kontaktu s pokožkou, dokud se neohne (vytvoří „písmeno C“), a poté budou po 1 sekundě odstraněny. Během tohoto testu budou všichni účastníci požádáni, aby zavřeli oči a uvedli, zda cítí stimulaci monofilem či nikoliv.

Pro 2 kHz i 10 kHz bude stimulace tMFAEC aplikována po dobu 5 sekund. Poté začne stimulace monofilamentem 1-3 sekundy po zahájení stimulace tMFAEC, takže účastníci nemohou předvídat začátek stimulace monofilamentem.

Hmatový práh bude zaznamenáván v miligramech síly podle pokynů výrobce a hodnoty síly budou prezentovány pomocí logaritmické stupnice.

Pocit tlaku/bolest – Použije se algometr o průměru 1 centimetr. Tlak bude aplikován v kolmém směru pomocí algometru. Účastníci budou instruováni, aby uvedli, kdy pociťují přechod z doteku/tlaku k bolesti, odpovídající prahu tlakové bolesti každého účastníka. Tlak se bude zvyšovat rychlostí 1 kg/cm² a uvolní se poté, co subjekt ohlásí bolest. Po stimulaci tMFAEC bude aplikován tlak. Když je dosaženo prahu bolesti při tlaku, stimulace tMFAEC se zastaví.

Všechny prahové hodnoty tlakové bolesti budou zaznamenány v kg/cm².

Posouzení produkce síly: Tento test bude proveden se základní linií a 100% intenzitou.

Přizpůsobený plastový rám (120 x 110 mm) s obloukem bude umístěn pod dlaň pro udržení přibližně 0° extenze zápěstí a metakarpofalangeální flexe. Dále budou použity 2 popruhy k upevnění zápěstí a předloktí účastníka k testovací plošině, aby se omezil přenos síly z proximálních svalů a z loketních a ramenních kloubů.

Účastníci přitlačí senzor síly (tj. elektronický ruční dynamometr (CompuFET 2) hlavicí proximální falangy každého ukazováčku a prostředníku. Poloha zápěstí a ruky bude optimalizována tak, aby se maximalizoval příspěvek vnitřních svalů ruky. K určení cílové síly budou účastníci požádáni, aby stiskli senzory pomocí maximální dobrovolné kontrakce (MVC). Během měření MVC bude digitální monitor poskytovat vizuální zpětnou vazbu o sílách virtuálních prstů, vypočítaných jako součet sil vytvářených ukazováčkem a prostředníčkem. Měření MVC se zopakuje 3x a hodnoty se zprůměrují.

Po 3-5 procvičovacích časech se úkol zopakuje se stimulací MFAC. Úlohy budou probíhat za 4 podmínek: 90-100% MVC, 100% tMFAEC stimulace při 2kHz nebo 10kHz a aplikace platinových elektrod nebo 3M elektrod. Tyto 4 podmínky se budou opakovat 3x. Mezi každým měřením bude poskytnuta 1 minutová přestávka.

8. STATISTICKÁ ANALÝZA Data budou prezentována pomocí středních hodnot a směrodatných odchylek nebo mediánu a mezikvartilového rozmezí podle rozdělení dat (normální nebo nenormální rozdělení).

8.1 Primární výsledek studie Porovnat hmatový práh na úrovni senzomotorické inhibice mezi základní linií a 100% intenzitou MFAC (31,5 mA) se dvěma různými stimulačními frekvencemi, tj. 2 kHz a 10 kHz, jednosměrná ANOVA s opakovanými měřeními (v případě normální distribuce dat) nebo Friedmanův test (v případě, že neexistuje normální rozdělení) bude použit pro každý ukazováček a prostředníček, po kterém bude následovat post-hoc test.

Pro srovnání prahů tlakové bolesti mezi základní linií a 100% intenzitou stimulace tMFAEC v ukazováčku a prostředníčku a pro srovnání sil prstů mezi třemi fázemi pomocí normalizovaných středních a minimálních hodnot lze použít jednocestnou ANOVA s opakovanými měřeními nebo Friedmanův test bude použito. K vyhodnocení přesných signifikantních rozdílů bude použit Studentův t test nebo Wilcoxonův znaménkový test s Bonferroniho úpravou.

Hladina významnosti bude nastavena na p < 0,05.

8.2 Výsledky sekundární studie Potvrzení bezpečnosti účastníka tMFAEC stanovením maximální intenzity proudu schopného účastníka bude prezentováno s popisnou statistikou.

Vyhodnocení vlivu dvou různých elektrod s podstatně odlišnými materiály na úroveň senzomotorické inhibice bude prezentováno pomocí popisné statistiky.

8.3 Průběžná analýza N.A.