Hemiparetische Arm-Robotermobilisierung mit nicht-invasiver elektrischer Stimulation (hARMonies)

Die allgemeine Theorie der inhibitorischen interhemisphärischen Konkurrenz geht davon aus, dass sich die beiden Gehirnhälften unter physiologischen Bedingungen in einem Zustand ausgeglichener gegenseitiger Hemmung befinden. Dementsprechend haben einige elektrophysiologische und funktionelle Bildgebungsstudien gezeigt, dass ein Schlaganfall mit Beteiligung der Motorik zu einer reduzierten Erregbarkeit in der betroffenen Hemisphäre M1 und zu einer erhöhten Erregbarkeit der kontralateralen M1 führt. Ein Schlaganfall kann daher das interhemisphärische Gleichgewicht beeinträchtigen, was zu einer verringerten Hemmung der kontraläsionalen Hemisphäre durch die ipsiläsionale Hemisphäre und wiederum zu einer erhöhten Hemmung der ipsiläsionalen Hemisphäre durch die kontraläsionale Hemisphäre führt.

Dieses Ungleichgewicht in der Erregbarkeit der zerebralen Hemisphären neigt dazu, im Laufe der funktionellen Erholung in den ersten Monaten nach einem Schlaganfall proportional zur funktionellen Erholung der ipsilateralen Strukturen abzunehmen.

Alternativ ist die Dauer der Hyperaktivierung der gesunden Hemisphäre in der chronischen Phase nach einem Schlaganfall normalerweise ein Hinweis auf eine geringe funktionelle Erholung und korreliert mit einer größeren strukturellen Schädigung des ipsiläsionalen kortikospinalen Trakts und der transkallosalen Fasern, obwohl einige Studien eine stellvertretende Rolle der gesunden Hemisphäre vermuten lassen.

Kürzlich haben einige Autoren ein auf strukturellen Reserven basierendes bimodales Genesungsmodell vorgeschlagen, für das das stellvertretende Modell nur für Patienten mit geringen strukturellen Reserven (und daher umfangreicheren Schäden) gelten würde, während das interhemisphärische Wettbewerbsmodell für Patienten mit gelten würde größere strukturelle Reserven.

Angesichts dieser Daten ist es denkbar, dass Verfahren, die auf die Wiederherstellung eines normalen Gleichgewichts in der interhemisphärischen Interaktion abzielen, zumindest bei Patienten mit entsprechenden strukturellen Reserven die motorische Wiederherstellung der paretischen Extremität erleichtern können.

Die transkranielle Stimulation mit Gleichstrom (tDCS) ist eine nicht-invasive Gehirnstimulationstechnik, die elektrischen Strom niedriger Intensität mit konstanter Spannung und variabler Dauer verwendet, der in der Lage ist, die kortikale Erregbarkeit effizient und dauerhaft zu modulieren (mit Effekten, die während der Stimulation beginnen und die für a wenige Stunden nach Ende der Stimulation) und sicher bei gesunden Probanden: Darüber hinaus ist es in der Lage, Änderungen der Erregbarkeit in beide Richtungen (d.h. zu einer Erhöhung und zu einer Verringerung) in Abhängigkeit von der Positionierung der Elektroden auf der Kopfhaut.

Insbesondere scheint t-DCS Metaplastizitätsphänomene zu induzieren, das heißt eine polaritätsabhängige Modulation der Reaktion auf nachfolgende synaptische Potenzierungsprotokolle. In Anbetracht dieser Ergebnisse und der Schlussfolgerungen einer kürzlich durchgeführten Metaanalyse scheint es angemessen, einen Patienten unmittelbar vor oder in einem frühen Stadium einer Intervention, die auf die Förderung der synaptischen Plastizität abzielt, wie z. B. Neurorehabilitationstechniken, t-DCS auszusetzen.

Neben den traditionellen physikalischen Therapietechniken haben in den letzten zwanzig Jahren viele Forschungsgruppen auf der ganzen Welt damit begonnen, Roboter zu entwickeln, die physikalische Behandlungen unterstützen.

Eine Übersicht über klinische Studien zur robotergestützten Physiotherapie zeigt, wie diese innovative Rehabilitationstechnik sowohl bei akuten als auch bei chronischen Schlaganfallpatienten wirksam ist, obwohl ihre Überlegenheit gegenüber herkömmlichen Rehabilitationsmethoden nicht bewiesen ist.

In dieser Studie verwenden die Forscher ein robotisches Exoskelett, das gezielte Eingriffe bei bestimmten Aufgaben in den drei Raumdimensionen ermöglicht; Dieser Roboter, der unter dem Namen Armeo Power® (Hocoma AG, Schweiz) vertrieben wird, ist eines der fortschrittlichsten Rehabilitationsgeräte für die obere Extremität. Die Wirksamkeit dieses Instruments wurde in einer kürzlich durchgeführten multizentrischen Studie mit chronischen Schlaganfallpatienten mit mittelschwerer bis schwerer motorischer Beeinträchtigung der oberen Extremitäten nachgewiesen.

Der Zweck dieser Studie ist es, die Vorteile zu bewerten, die sich aus der Kombination von dualer t-DCS (ipsiläsionale Erregung und kontraläsionale Hemmung) und Robotertherapie mit Armeo Power® bei der Behandlung von chronischen Schlaganfallpatienten mit Lähmung der oberen Extremitäten ergeben.

Diese Studie ist eine doppelblinde, randomisierte, kontrollierte Studie, in der chronische Schlaganfallpatienten mit Parese der oberen Extremitäten, die einer Roboterbehandlung mit Armeo Power® unterzogen wurden, randomisiert einer begleitenden dualen tDCS (exzitatorisch auf der verletzten Seite und inhibitorisch auf der gesunden Seite) oder einer Schein-tDCS unterzogen werden.

Alle Patienten werden vor Beginn der Behandlung (zwischen 30 und 15 Tagen vor Beginn) einer ersten Untersuchung unterzogen, in der ein Formular mit der Krankengeschichte und den persönlichen Daten ausgefüllt und eine Einverständniserklärung unterzeichnet wird.

Sobald der Patient geeignet ist, wird er einer ersten klinischen Bewertung mit validierten Skalen, einer kinematischen Bewertung der motorischen Leistung der oberen Extremitäten mit ArmeoPower® und einer neurophysiologischen Bewertung unterzogen.

Am Ende der Auswertung wird jeder Patient durch ein randomisiertes System einer von zwei Studiengruppen zugeordnet:

• Gruppe A: Roboterbehandlung mit Armeo Power® in Verbindung mit REAL Dual tDCS (anodisch auf verletzter Hemisphäre, kathodisch auf gesunder Hemisphäre) – 40 Patienten
• Gruppe B: Roboterbehandlung mit Armeo Power® in Verbindung mit SHAM dual tDCS – 40 Patienten

Unmittelbar vor Beginn der Behandlung (Zeitpunkt T-1) führt jeder Teilnehmer eine zweite klinische und kinematische Bewertung durch und beginnt am selben Tag mit der Behandlung im Fitnessstudio der Privatabteilung der Saint Lucia Foundation.

Das ArmeoPower®-Gerät ist ein Exoskelett-Roboter für die Rehabilitation der oberen Extremitäten, der es dem Patienten ermöglicht, Bewegungen der proximalen (Schulter-Ellenbogen-Bewegungen) und distalen (Bewegungen des Handgelenks) Segmente der oberen Extremität auszuführen.

Sobald die Arme des Roboters an die oberen Gliedmaßen des Patienten angepasst sind, wird das Exoskelett montiert und so eingestellt, dass die Aktionsbereiche und das Erkundungsvolumen definiert werden.

Zu Beginn jeder Sitzung wird das ArmeoPower® Exoskelett gemäß den gespeicherten Einstellungen des Patienten montiert, was etwa 10 Minuten dauert.

Sobald es angebracht ist, fährt es mit der echten oder Schein-tDCS-Stimulation fort, je nachdem, zu welcher Gruppe der Patient gehört.

Die Teilnehmer in Gruppe A führen unmittelbar vor jeder Sitzung der Roboterbehandlung eine echte duale tDCS-Stimulation durch, während Patienten in Gruppe B die Behandlung mit der Roboterplattform mit der gleichen Intensität und Dauer wie Gruppe A durchführen, jedoch mit vorausgehender Schein-Dual-tDCS-Stimulation.

Eine echte duale tDCS-Stimulation erfordert die Anwendung der Anode über dem verletzten motorischen Kortex (M1) und der Kathode auf dem gesunden motorischen Kortex (M1), um gleichzeitig eine Unterdrückung der Erregbarkeit der gesunden Hemisphäre und eine Aktivierung des ischämischen Kortex durchzuführen.

Der motorische Kortex wird gleichzeitig mit einer Intensität von 1-2 mA und für eine maximale Dauer von 20 Minuten stimuliert. Schein-Dual-t-DCS erfordert die Anwendung der Elektroden an denselben Positionen und für dieselbe Dauer, jedoch ohne die Abgabe einer elektrischen Stimulation.

Die Roboter-Rehabilitationsbehandlung wird unmittelbar nach dem Ende der Stimulation begonnen und die eigentliche Behandlung dauert 30 Minuten. Der Roboter ist in der Lage, das Gewicht des Arms zu entlasten und den Patienten während der motorischen Ausführung zu unterstützen. Der Patient sieht auf einem Monitor die Ziele, auf die er den Effektor bewegen soll und führt die Bewegung durch die aktive Unterstützung des Roboters aus, der die motorischen Defizite des Patienten ausgleicht. Videospielbasierte Übungen und funktionelle Trainingsübungen von Aktivitäten des täglichen Lebens werden mit visuellem, akustischem und Leistungsfeedback durchgeführt. Ein Physiotherapeut mit einem spezifischen Ausbildungszertifikat ist während der Sitzungen immer anwesend, mit einem Verhältnis von 1: 1 zu den Patienten.

Jeder Patient wird 5 Sitzungen pro Woche für zwei aufeinanderfolgende Wochen durchführen, danach werden klinische, kinematische und neurophysiologische Bewertungen durchgeführt, die bis T0 erwartet werden; Der Patient wird dann nach einem Monat (T1) und 3 Monaten nach Behandlungsende (T2) mit klinischen und kinematischen Bewertungen erneut untersucht.

Die Daten werden mithilfe parametrischer Statistik analysiert, wenn sie normalverteilt erscheinen (basierend auf dem Kolgomorov-Smirnov-Test mit Lilliefors-Korrektur), insbesondere durch Anwendung einer zweiseitigen Varianzanalyse mit gemischtem Modell (mit einem Intra- und Interfaktor zwischen den Probanden). ). Wenn die Daten nicht normalverteilt zu sein scheinen, werden sie mithilfe der Friedman-Analyse für die Intra-Subjekt-Variationen und mit dem Mann-Whitney-U-Test für Variationen zwischen den beiden Gruppen analysiert. Das Signifikanzniveau wird für alle Analysen auf 0,05 festgelegt, mit Ausnahme von Post-hoc-Analysen, auf die die Bonferroni-Korrektur angewendet wird.

Richtlinien für die sichere Anwendung der nicht-invasiven Hirnstimulation (Wassermann, 1998) werden eingehalten; Die Teilnehmer sollten in der Lage sein, eine Einverständniserklärung zu unterzeichnen.

Es gibt keine Literaturberichte über unerwünschte Ereignisse oder Kontraindikationen in Bezug auf die Verwendung der ArmeoPower®-Roboterplattform, mit Ausnahme von Patienten mit schweren Deformitäten der paretischen oberen Extremität, die von dieser Studie ausgeschlossen sind. Patientendaten werden anonymisiert und passwortgeschützt gespeichert. Es werden keine Proben von biologischem Material, Arzneimittellieferungen, gesunden Freiwilligen oder Tieren entnommen.