Wirksamkeit der Theta-Burst-Stimulation und der funktionellen Elektrostimulation in der Schlaganfall-Rehabilitation

Hintergrund

Gegenwärtige Behandlungsstrategien, die herkömmliche Physiotherapie (PT) umfassen, haben eine begrenzte Wirksamkeit bei der Erleichterung der motorischen Erholung nach einem Schlaganfall. Die Suche nach einer wirksamen Intervention zur Verbesserung der motorischen Erholung bei Personen mit Hemiplegie ist sehr wichtig, um das funktionelle Ergebnis zu verbessern und ein unabhängiges Leben zu ermöglichen.

Nach einer Verletzung erfährt das Gehirn eine erhebliche Reorganisation seiner Funktionen, was zu einer funktionellen Erholung führt, die über einen Zeitraum von Wochen bis Monaten auftritt. Diese postläsionale Reorganisation tritt hauptsächlich im prämotorischen Kortex, im dorsolateralen präfrontalen Kortex und im ergänzenden motorischen Bereich auf, von denen angenommen wird, dass sie die wichtigste Rolle bei der Genesung nach jeder Art von Hirnverletzung spielen. Behandlungsansätze, die diesen Reorganisationsprozess durch Verbesserung der kortikalen Plastizität erleichtern können, könnten eine sehr wichtige Rolle bei der Verbesserung des funktionellen Ergebnisses nach neuronaler Verletzung spielen.

Sowohl die zentrale als auch die periphere Stimulation haben das Potenzial, die kortikale Reorganisation und die funktionelle Erholung nach einem akuten Schlaganfall zu verbessern. Frühere Studien haben gezeigt, dass nach einem akuten Schlaganfall die verminderte Erregbarkeit der ipsiläsionalen Hemisphäre durch Stimulation der ipsiläsionalen Hemisphäre oder durch Hemmung der kontraläsionalen Hemisphäre erhöht werden kann, da eine Hemisphäre transkallosal hemmend auf die andere Hemisphäre wirkt Hemmung. In vorläufigen Studien wurde gezeigt, dass die Anwendung von hochfrequenter repetitiver transkranieller Magnetstimulation (rTMS) auf den motorischen Kortex eine Erhöhung der kortikospinalen Erregbarkeit bewirkt, was zu einer Verbesserung der motorischen Funktionen führt. Die Theta-Burst-Stimulation (TBS), eine neuartige Methode zur Abgabe von rTMS bei geringerer Intensität ohne das Risiko größerer Nebenwirkungen, hat sich bei chronischen und akuten Schlaganfallpatienten als sicher erwiesen. In dieser Hinsicht hat eine intermittierende TBS (iTBS) eine stimulierende Wirkung auf das Gehirn und eine kontinuierliche TBS (cTBS) eine hemmende Wirkung auf das Gehirn. In vorläufigen Studien wurde gezeigt, dass intermittierendes TBS (iTBS), das auf die ipsiläsionale Hemisphäre angewendet wird, und kontinuierliches TBS (cTBS), das auf die kontraläsionale Hemisphäre angewendet wird, die motorischen Funktionen und die kortikospinale Leistung in den paretischen Händen während experimenteller Einstellungen verbessert. Die langfristigen Auswirkungen dieser Strategie auf das funktionelle Ergebnis wurden jedoch bisher nicht untersucht. In ähnlicher Weise hat sich gezeigt, dass die funktionelle elektrische Stimulation (FES), eine Form der peripheren Stimulation, bei Anwendung auf die paretischen Muskeln der oberen Extremitäten die funktionelle Aktivität der oberen Extremitäten bei Patienten mit akutem oder subakutem Schlaganfall verbessert.

Somit haben sowohl die TBS als auch die FES das Potenzial, die motorischen Funktionen und das funktionelle Ergebnis nach einem ischämischen Schlaganfall zu verbessern. Diese Strategien wurden jedoch nicht im klinischen Umfeld eingesetzt, und ihre Nützlichkeit bei der Förderung der motorischen Erholung über die herkömmliche PT hinaus wurde nicht bewiesen. Wenn sich diese Techniken als nützlich erweisen, haben sie das Potenzial, das ansonsten schlechte funktionelle Ergebnis nach einem Schlaganfall zu verbessern. Der Zweck dieser Studie ist es, die Wirksamkeit von TBS oder FES als Zusatz zur Physiotherapie für die Rehabilitation von Schlaganfallpatienten zu bestimmen.

METHODEN Studiensetting und Teilnehmer Diese Studie ist eine randomisierte, kontrollierte Einzelblindstudie zur Bewertung der Wirksamkeit von TBS und FES bei der Verbesserung der motorischen Funktionen über die Standard-PT hinaus nach einem akuten Schlaganfall. Diese Studie wurde am Department of Neurology, Sree Chitra Tirunal Institute for Medical Sciences and Technology, Trivandrum, Kerala, Indien, durchgeführt. Wir rekrutierten konsekutiv Patienten über einen Zeitraum von 28 Monaten aus den Ambulanzen und stationären Stationen. In diese Studie wurden Patienten mit dem allerersten ischämischen Schlaganfall im Bereich der mittleren Hirnarterie aufgenommen, die sich innerhalb von 10 bis 30 Tagen nach Beginn vorstellten und in der Lage waren, eine informierte Einwilligung zu geben und Anweisungen zu verstehen. Alle Patienten wurden einer 1,5-T-MRT unterzogen und hatten einen einzelnen Infarkt im MCA-Gebiet ohne andere Läsion dokumentiert. Alle Patienten erhielten eine medizinische und rehabilitative Standardversorgung, einschließlich passiver und aktiver PT. Die Studie wurde von der institutionellen Ethikkommission (SCT/IEC/223) genehmigt. Alle Patienten gaben ihr schriftliches Einverständnis zur Teilnahme an der Studie. Aufeinanderfolgende Patienten, die die Einschluss- und Ausschlusskriterien erfüllten, wurden randomisiert einer der drei Gruppen zugeteilt: (1) diejenigen, die TBS gemäß dem vordefinierten Protokoll zusammen mit Standard-PT erhielten (Gruppe A); (2) diejenigen, die FES gemäß dem vordefinierten Protokoll zusammen mit Standard-PT (Gruppe B) erhalten haben; und (3) diejenigen, die PT (PT) allein erhielten (Gruppe C).

Zufällige Zuteilung und Generierung der Sequenz Die Patienten wurden nach dem Zufallsprinzip durch das Block-Randomisierungs-Verfahren in drei Gruppen eingeteilt. Die verdeckte Zuweisung erfolgte durch den leitenden Prüfarzt, der die Probanden gemäß der Block-Randomisierungstabelle blind in verschiedene Gruppen einteilte, um die vorgesehene Intervention zu erhalten

Verblindung Nach Erteilung der Einverständniserklärung wurde ein Proband, der die Einschluss- und Ausschlusskriterien erfüllte, zunächst vom ersten Mitprüfer auf alle Ergebnismessungen und neurophysiologischen Parameter untersucht. Patienten, die für die Studie in Frage kamen, wurden vom leitenden Prüfarzt verschiedenen Interventionsgruppen zugeteilt. Interventionen wurden von einem zweiten Co-Ermittler für alle Probanden durchgeführt. Follow-up-Bewertungen wurden vom ersten Co-Untersucher durchgeführt, der gegenüber der Zuordnung zu Interventionsgruppen verblindet war.

Ergebnismaße Da wir hauptsächlich die Funktionen der oberen Extremitäten bewerten wollten, verwendeten wir die Fugl Meyer Assessment (FMA)-Skala als primäres Ergebnismaß zur Bewertung der motorischen Funktionen der oberen Extremitäten. Dies ist eine 66-Punkte-Skala zur Bewertung der Funktionen der oberen Extremitäten, ein Standardinstrument für diesen Zweck. Darüber hinaus verwendeten wir die modifizierte Rankin-Skala (mRS) zur Beurteilung des globalen Outcomes, die National Institute of Health Stroke Scale (NIHSS) zur Beurteilung der Schlaganfallschwere und den Barthel-Index (BI) zur Beurteilung der Aktivitäten des täglichen Lebens. Diese drei Skalen wurden als sekundäre Ergebnismaße verwendet.

Die Ergebnisskalen wurden zu Studienbeginn (T1) angewendet, und dann wurden nachfolgende Bewertungen einen Monat (T2), drei Monate (T3), sechs Monate (T4) und ein Jahr (T5) nach der Aufnahme durchgeführt.

Berechnung der Stichprobengröße Primäres Ergebnismaß für diese Studie war die Fugl-Meyer-Beurteilung der Funktionen der oberen Extremitäten nach einem Jahr. Frühere Studien haben gezeigt, dass sich der FMA-Score bei Kontrollpersonen nach einem Jahr um 16,5 ± 9,4 erhöht.21 Wir stellten die Hypothese auf, dass die Intervention für ein klinisch bedeutsames Ergebnis eine Steigerung von 10 Punkten gegenüber der Kontrollgruppe bewirken sollte. Um dies zu erreichen, war eine Stichprobengröße von 14 Patienten in jedem Arm für eine Power von 80 % erforderlich, wobei Alpha auf 5 % festgelegt war. In einer früheren Studie, die an unserem Institut durchgeführt wurde, betrug die Sterblichkeit nach einem Schlaganfall 27,2 % nach einem Jahr, davon starben 72,1 % innerhalb von 10 Tagen nach dem Schlaganfall.2 Da geplant war, Patienten zwischen 10 und 30 Tagen nach Beginn des Schlaganfalls einzubeziehen, betrug die erforderliche Stichprobengröße 16 in jeder Gruppe, um die Sterblichkeitsrate von 7,6 % nach 10 Tagen zu berücksichtigen. Unter Berücksichtigung einer Dropout-Rate von 20 % errechneten wir eine Stichprobengröße von 20 Patienten in jeder Gruppe als angemessen.

TMS-Protokoll Wir bewerteten die motorische Ruheschwelle (RMT) für beide Hemisphären zu Studienbeginn unter Verwendung des Stimulators Magstim Rapid2 (Whitland, Wales, UK) mit einer Spule in Form einer Acht mit einem äußeren Schleifendurchmesser von 9 cm. Nachdem der Patient bequem in einem Sessel Platz genommen hatte, wurde eine posterior-anteriore Orientierung über dem motorischen Kortex (M1) verwendet, um die optimale Kopfhautposition einzunehmen, um MEP im kontralateralen ersten dorsalen interossären (FDI) Muskel hervorzurufen. Die RMT wurde zunächst von der ipsiläsionalen Hemisphäre aus beurteilt, gefolgt von der kontraläsionalen Hemisphäre gemäß den Standardtechniken. Oberflächen-Elektromyogramme (EMGs) wurden von den FDI-Muskeln bilateral unter Verwendung von Ag-AgCl-Elektroden mit einer Verstärkung von 1–2 mv aufgezeichnet. Die Signale wurden gefiltert (10 Hz–10 KHz) und dann für die Offline-Analyse gespeichert. Es wurde eine audiovisuelle Rückmeldung des EMG-Signals mit hoher Verstärkung gegeben, um den Probanden zu helfen, eine vollständige Entspannung aufrechtzuerhalten.

Patienten in Gruppe A wurden TBS zusätzlich zum Standard-PT, wie unten beschrieben, unterzogen. Intermittierendes TBS (iTBS), das facilitatorisch wirkt, wurde der ipsiläsionalen Hemisphäre verabreicht, und kontinuierliches TBS (cTBS), das inhibitorisch ist, wurde der kontraläsionalen Hemisphäre verabreicht. Die Stimulation erfolgte mit einer Intensität von 60 % der RMT. Das iTBS-Protokoll mit 10 Hochfrequenz-Stimulationsstößen (3 Impulse bei 50 Hz) wurde bei 5 Hz alle 10 s für insgesamt 600 Impulse angewendet. Wenn kein MEP aus dem ipsiläsionalen motorischen Bereich (<0,05 mV) ausgelöst wurde, wurde 100 % der Stimulatorintensität wie die der kontraläsionalen Hemisphäre an der Spiegelposition des kontraläsionalen motorischen Bereichs angelegt.14 Kontinuierliches TBS wurde mit einer Intensität von 60 % der RMT gegeben, 3 Pulse bei 50 Hz, alle 200 ms wiederholt für insgesamt 600 Impulse. Sowohl iTBS als auch cTBS wurden vier Wochen lang dreimal in der Woche geliefert.

Funktionelle Elektrostimulation. Elektrische Stimulation wurde mit Mega XP (Cybermedic Corporation, Südkorea) verabreicht. Der Patient erhielt die elektrische Stimulation in sitzender Position, wobei der betroffene Arm über dem Kissen positioniert war, und die Elektroden wurden gemäß Muster 3 [Greifen/Flexion/Extension, PATT (Musterbewegung)] des FES (F)-Modus des Instruments positioniert. Die Stimulator-Steuereinheit der Maschine könnte Wechselstrom mit einer Frequenz von 35 Hz, einer Impulsbreite von 200 µs und einer Intensität von 10 bis 50 mA liefern. Der Stimulator wurde so eingestellt, dass er bei Kontraktion und Entspannung unterbrochene Impulsfolgen abgab, um das Anheben der oberen Extremität in einer funktionellen Position zu simulieren. Die FES-Gruppen-Stimulationssitzung wurde für 30 Minuten für jeden Tag, 3 Mal in der Woche (abwechselnde Tage) für 4 Wochen durchgeführt und gleichzeitig mit der physikalischen Therapie synchronisiert.

Physiotherapie-Behandlungsprotokoll Die folgenden Physiotherapie-Schemata wurden für alle Patienten in der Studie befolgt: Passiver/Aktiver Bewegungsumfang (ROM) an allen Gelenken; Gewichtsbelastung und unterstützende Reaktion; Aktivitäten erreichen; Greifen, Halten und Loslassen; und Aktivitäten der oberen Extremitäten des täglichen Lebens (ADL). Allen Patienten wurde einen Monat lang an fünf Tagen pro Woche eine physikalische Therapieintervention gegeben. Modifikationen in der Physiotherapie wurden von einem zweiten Co-Untersucher für jeden Patienten vorgenommen, so dass er oder sie nach dem Eingriff selbstständig oder mit Unterstützung eines Familienmitglieds üben konnte und angewiesen wurde, eine Stunde pro Tag zu üben. Darüber hinaus erhielten alle Patienten weiterhin 1-2 Mal pro Woche häusliche Physiotherapie durch einen Physiotherapeuten für die häusliche Pflege, der von einem zweiten Co-Untersucher geleitet wurde. Die Ermittler verwendeten ein Logbuch, um die tatsächliche Zeit zu überwachen, die jeder Patient zu Hause trainierte.

Statistische Methoden Wir haben deskriptive Statistiken verwendet, um die Daten zusammenzufassen. Die Basisvergleichbarkeit der Gruppen in Bezug auf demografische Daten und Basismessungen wurde mit Chi-Quadrat-Test und ANOVA bewertet. Nicht normale Daten wurden einer reziproken, logarithmischen und exponentiellen Transformation unterzogen, und es wurden Komogrov-Smirnov- und Shapiro-Wilks-Tests durchgeführt, um die Normalität zu beurteilen. Parametermaße wurden mit ANOVA analysiert, gefolgt von einer Post-hoc-Analyse mit Bonferroni-Korrektur. ANOVA mit wiederholter Messung wurde verwendet, um die Variabilität zwischen Gruppen und innerhalb der Gruppen herauszufinden. Nicht parametrische Maße wurden mit dem Kruskal-Wallis-Test analysiert, gefolgt von einer Post-hoc-Analyse mit dem Mann-Whitney-U-Test. Der Friedmans-Test und der Kendalls-W-Test wurden durchgeführt, um die Veränderungen in drei Gruppen über einen Zeitraum von einem Jahr zu ermitteln. Alle Analysen wurden mit SPSS Version 17.0 durchgeführt und ein p-Wert von weniger als 0,05 wurde als signifikant angesehen.