Transkutane elektrische Nervenhemmung mit mittelfrequentem Wechselstrom (tMFAEC)

1. EINFÜHRUNG UND BEGRÜNDUNG

Bei Patienten mit neurologischen Erkrankungen kommt es häufig zu unerwünschten sensomotorischen Aktivitäten, z. Hypersensibilisierung, Spastik und Hyper- und Dystonie. Um diese Behinderungen zu überwinden, werden verschiedene therapeutische Interventionen, z. orale Medikamente, Botulinum-Neurotoxin-Injektionen, Lokalanästhetika, transkutane elektrische Stimulation und Operationen werden durchgeführt. Diese bieten jedoch oft keine dauerhaften Lösungen. Die elektrische Stimulation mit mittelfrequenten elektrischen Wechselströmen (MFAEC; 2–50 kHz) kann die Aktivitäten der peripheren motorischen Nerven und die Krafterzeugung hemmen, wenn sie direkt auf den interessierenden peripheren Nerv implantiert wird. Die Verabreichung von transkutanen mittelfrequenten elektrischen Wechselströmen (tMFAEC), also die Verabreichung von elektrischem Strom durch die Haut, könnte eine weniger invasive Alternative bieten. Theoretisch kann die Verabreichung von tMFAEC auf den sensorischen Nerv sogar zu einer teilweisen oder vollständigen (reversiblen) Nervenblockade führen, wodurch es als Anästhesie dient, um chirurgische oder schmerzhafte Eingriffe durchzuführen. Eine vielversprechende vorklinische Studie von Kim et al.1 zeigte bereits, dass die tMFAEC-Stimulation bei 10 kHz sowohl die sensorische Wahrnehmung als auch die motorische Aktivität teilweise hemmen kann.

1. ZIEL UND HYPOTHESE

   Das primäre Ziel dieser Studie ist es, die bisherigen Ergebnisse in der Literatur zu bestätigen.

   Es wird die Hypothese aufgestellt, dass die tMFAEC-Stimulation am distalen N. medianus:

   • Reduzieren Sie die sensorische Wahrnehmung in Zeige- und Mittelfinger
   • Hemmen Sie die Kraftproduktion durch den Zeige- und Mittelfinger

2. ERGEBNISMASSNAHMEN 2.1 Primäres Ergebnismaß

   Beurteilung der peripheren Sinneswahrnehmung und Krafterzeugung in Zeige- und Mittelfinger, wenn tMFAEC mit einer festen Stromstärke von 31,5 mA bei einer Frequenz von 10 kHz an den distalen N. medianus angelegt wird. Die periphere Sinneswahrnehmung wird mit der Semmes-Weinstein-Monofilament-Untersuchung und der Druckalgometrie gemessen, die die taktile bzw. Druckempfindung misst. Die Bewertung der Kraftproduktion wird mit einem elektronischen Handdynamometer (CompuFet 2) gemessen.

   2.2 Sekundäre Ergebnismessungen I. Bestätigung der Sicherheit des Teilnehmers von tMFAEC durch Bestimmung der maximal tolerierbaren Kapazität für einen Teilnehmer. Die Bestimmung wird durch schrittweises Erhöhen der tMFAEC auf die individuelle Schmerzschwelle mit einer maximalen Stromstärke von 35 mA bewertet.

   II. Bewertung der Wirkung einer anderen Frequenz, d. h. 2 kHz mit einer festen Stromstärke von 31,5 mA, auf das Niveau der sensomotorischen Hemmung.

   III. Bewertung der Wirkung von zwei wesentlich unterschiedlichen Elektroden (d. h. PALS Platinelektroden 50 x 50 mm und 3M™ Red Dot™ Elektrode auf Schaumbasis Klevende Gel, 2228) auf der Ebene der sensomotorischen Hemmung.

   IV. Bewertung der Höhe der Impedanz in Abhängigkeit von der Frequenz und der Auswirkung der Impedanz auf die Höhe der sensomotorischen Hemmung.

   V. Bewertung der Wirkung der Tiefe des Nervus medianus auf Höhe des mittleren Unterarms auf das Niveau der sensomotorischen Hemmung.

3. STUDIENVERFAHREN UND MESSUNGEN

Zuerst wird die Lage und Tiefe (in mm) des N. medianus mit einem Sono Site Xporte-Ultraschallgerät mit einem linearen Hochfrequenz-Schallkopf HFL38 (15-6 MHz) identifiziert. Die Haut über dem Nervus medianus wird mit Äther gereinigt. Elektrode 1 wird auf der Haut platziert, die über dem N. medianus in der Nähe des Ligamentum carpi transversum liegt. Elektrode 2 wird 7 cm oberhalb von Elektrode 1 direkt über dem Verlauf des N. medianus im Unterarm (mit Ultraschall erkennbar) platziert. Die Elektrodenplatzierung wird leicht angepasst, wenn die MFAC-Stimulation eine unerwünschte Muskelkontraktion als Folge einer direkten Stimulation der neuromuskulären Synapse oder eines asynchronen Auslösens des Nervs induzierte. Wenn die Stimulation zum Beispiel eine Kontraktion des Thenarmuskels verursacht, wird die Position der Elektroden leicht (ca. 0,5 cm) in Richtung der Ulnar- oder proximalen Seite verschoben.

Anschließend werden die Teilnehmer auf einen Stuhl gesetzt und ihre Arme auf einem Testtisch positioniert. Die Höhe des Stuhls wird so eingestellt, dass die Teilnehmer ihre Arme mit beiden Schultern in etwa 35° Abduktion und 45° Beugung und Ellbogen in etwa 45° Beugung auf den Tisch legen können. Eine starre Styropor™-Platte wird verwendet, um beide Handgelenke und Unterarme zu stützen.

Um die tMFAEC-Stimulation über Oberflächenelektroden (PALS Platinelektroden 50 x 50 mm und 3M™ Red Dot™ Elektrode auf Schaumbasis Klevende Gel, 2228) anzuwenden und den Impedanzpegel zu messen, verwenden wir das folgende Gerät:

● DS5 Isolierter bipolarer Konstantstrom-Stimulator

Um einen zweiphasigen, stetigen, unmodulierten Wechselstrom von 10 kHz zu erzeugen, erzeugen wir die Wellenform auf einem Signalgenerator und liefern diese an den DS5-Eingang.

Semmes-Weinstein-Monofilamentuntersuchung und Druckalgometrie:

Diese Tests werden sowohl in der 2-kHz- als auch in der 10-kHz-Stimulationsgruppe bei der Grundlinie und 100 % Stromstärke durchgeführt.

Taktiles Gefühl - Ein Satz von 20 Nylon-Monofilamenten, sortiert nach Monofilament-Durchmesser, wird verwendet. Jedes Monofilament wird auf die Haut gedrückt, beginnend mit dem kleinsten Durchmesser, um eine aufsteigende Methode der Schwellenprüfung zu erhalten. Alle Monofilamente bleiben in Kontakt mit der Haut, bis sie sich biegt (wodurch ein „C-Buchstabe“ entsteht) und werden dann nach 1 Sekunde entfernt. Während dieses Tests werden alle Teilnehmer gebeten, ihre Augen zu schließen und anzugeben, ob sie die Monofilament-Stimulation wahrnehmen können oder nicht.

Sowohl bei 2 kHz als auch bei 10 kHz wird die tMFAEC-Stimulation 5 Sekunden lang angewendet. Dann beginnt die Monofilament-Stimulation 1-3 Sekunden nach dem Start der tMFAEC-Stimulation, sodass die Teilnehmer den Beginn der Monofilament-Stimulation nicht vorhersehen können.

Die taktile Schwelle wird gemäß den Anweisungen des Herstellers in Milligramm Kraft aufgezeichnet und die Kraftwerte werden unter Verwendung einer logarithmischen Skala dargestellt.

Druckgefühl/Schmerz – Es wird ein Algometer mit einem Durchmesser von 1 cm verwendet. Der Druck wird mit dem Algometer in senkrechter Richtung aufgebracht. Die Teilnehmer werden angewiesen, anzugeben, wann sie einen Übergang von Berührung/Druck zu Schmerz spüren, der der Druckschmerzschwelle jedes Teilnehmers entspricht. Der Druck wird mit einer Rate von 1 kg/cm² erhöht und freigegeben, nachdem das Subjekt Schmerzen gemeldet hat. Nach der tMFAEC-Stimulation wird Druck ausgeübt. Wenn die Druckschmerzschwelle erreicht ist, wird die tMFAEC-Stimulation gestoppt.

Alle Druckschmerzschwellenwerte werden in kg/cm² erfasst.

Beurteilung der Kraftproduktion: Dieser Test wird zu Beginn und mit 100 % Intensität durchgeführt.

Ein angepasster Kunststoffrahmen (120 x 110 mm) mit einem Bogen wird unter der Handfläche platziert, um eine Handgelenkextension von ungefähr 0° und eine Beugung des Mittelhandknochens beizubehalten. Als nächstes werden 2 Riemen verwendet, um das Handgelenk und den Unterarm des Teilnehmers an einer Testplattform zu befestigen, um die Kraftübertragung von den proximalen Muskeln und von den Ellbogen- und Schultergelenken zu begrenzen.

Die Teilnehmer drücken einen Kraftsensor (d. h. ein elektronisches Handdynamometer (CompuFET 2)) mit dem Kopf des proximalen Fingerglieds jedes Zeige- und Mittelfingers. Die Handgelenk- und Handposition wird optimiert, um den Beitrag der intrinsischen Handmuskulatur zu maximieren. Um die Zielkraft zu bestimmen, werden die Teilnehmer gebeten, die Sensoren mit maximaler freiwilliger Kontraktion (MVC) zu drücken. Während der MVC-Messungen liefert ein digitaler Monitor visuelles Feedback zu den virtuellen Fingerkräften, die als Summe der von Zeige- und Mittelfinger erzeugten Kräfte berechnet werden. Die MVC-Messung wird 3 Mal wiederholt und die Werte werden gemittelt.

Nach 3-5 Übungszeiten wird die Aufgabe mit MFAC-Stimulation wiederholt. Die Aufgaben werden unter 4 Bedingungen durchgeführt: 90-100 % MVC, 100 % tMFAEC-Stimulation bei 2 kHz oder 10 kHz und Anwendung von Platinelektroden oder 3M-Elektroden. Diese 4 Bedingungen werden dreimal wiederholt. Zwischen jeder Messung wird eine Pause von 1 Minute eingelegt.

8. STATISTISCHE ANALYSE Die Daten werden anhand der Mittelwert- und Standardabweichungswerte oder des Median- und Interquartilbereichs gemäß der Datenverteilung (Normal- bzw. Nicht-Normalverteilung) dargestellt.

8.1 Primäres Studienergebnis Vergleich der taktilen Schwelle auf dem Niveau der sensomotorischen Hemmung zwischen Grundlinie und 100 % MFAC-Intensität (31,5 mA) mit zwei verschiedenen Stimulationsfrequenzen, d. h. 2 kHz und 10 kHz, einer einfachen ANOVA mit wiederholten Messungen (im Fall einer Normalverteilung der Daten) oder ein Friedman-Test (falls keine Normalverteilung) für jeden Zeige- und Mittelfinger verwendet wird, gefolgt von einem Post-hoc-Test.

Für den Vergleich der Druckschmerzschwellen zwischen Baseline und 100 % Intensität der tMFAEC-Stimulation im Zeige- und Mittelfinger und zum Vergleich der Fingerkräfte zwischen den drei Phasen unter Verwendung von normalisierten Mittel- und Minimalwerten, einer einfachen ANOVA mit wiederholten Messungen oder einem Friedman-Test wird verwendet. Zur Ermittlung der genauen signifikanten Unterschiede wird ein Student-t-Test oder der Wilcoxon-Vorzeichen-Rang-Test mit Bonferroni-Anpassung verwendet.

Das Signifikanzniveau wird auf p < 0,05 festgelegt.

8.2 Sekundäre Studienergebnisse Die Bestätigung der Sicherheit des Teilnehmers von tMFAEC durch Bestimmung der maximalen Stromstärke, die ein Teilnehmer erreichen kann, wird mit deskriptiven Statistiken vorgelegt.

Die Bewertung der Wirkung von zwei verschiedenen Elektroden mit wesentlich unterschiedlichen Materialien auf das Niveau der sensomotorischen Hemmung wird mit deskriptiven Statistiken präsentiert.

8.3 Zwischenanalyse N.A.