Error Augmentation Motor Learning Training lähestymistapa aivohalvauspotilailla

Yläraajan liikkeen palautuminen aivohalvauksen jälkeen on epätäydellistä. Aivohalvaus on johtava syy pitkäaikaiseen sensorimotoriseen vajaatoimintaan, mukaan lukien jatkuvat puutteet yläraajojen (UL) toiminnassa. Ymmärtäminen, kuinka parantaa UL-palautumista, on tärkeä tieteellinen, kliininen ja potilaiden prioriteetti. Huolimatta lukuisista tutkimuksista, joissa yritetään tunnistaa tehokkaimmat kuntoutustoimenpiteet, jotka perustuvat vakiintuneisiin motorisen oppimisen ja hermoston plastisuuden periaatteisiin, aivohalvauksen jälkeinen UL-palautuminen on edelleen epätäydellinen. Itse asiassa, jopa terapiassa, UL-sensomotoriset puutteet jatkuvat suurella osalla (jopa 62 %) aivohalvauksesta selviytyneistä yli 6 kuukauden ajan, mikä aiheuttaa korkean sosioekonomisen taakan.

MOOTTORIN OHJAUSHÄIRIÖT: Seurauksena aivohalvauksen jälkeisestä taustalla olevasta kontrollivajeesta on hemipareesi, jolle on tunnusomaista heikentynyt kyky värvätä agonistilihaksia, ei-toivottu/sopimaton lihasten aktivaatio (eli spastisuus, agonisti- ja antagonistilihasten yhteissupistuminen), epänormaali lihasaktivaation ajoitus, heikkous ja lihaskuitujen ominaisuudet muuttuvat. Tämä johtaa puutteisiin kyvyssä eristää nivelen liikettä ja yhdistää asianmukaisesti erilaisia ​​niveliä tehtäviin liittyvien toimintojen suorittamiseksi. Olemme keränneet merkittäviä todisteita, jotka viittaavat siihen, että liikevajeet ja spastisuus liittyvät yhteiseen kontrollivajeeseen venytysrefleksin ja muiden proprioseptiivisten refleksien spatia-kynnysten (ST) määrittelyssä ja säätelyssä. ST:t ilmaistaan ​​spatiaalisessa (kulma-) eikä temporaalisessa (latenssi) alueella. ST-säätely on vakiintunut mekanismi venytysrefleksien hallitsemiseksi eläimillä ja refleksien ja liikkeiden hallitsemiseksi ihmisillä.

ST:N MÄÄRITELMÄ JA TOIMINTAMEKANISMIT: Spatial threshold (ST) on nivelkulma, jossa lihakset alkavat muodostua ja asentorefleksit ja muut refleksit alkavat toimia. Siirtämällä ST:tä aivot palauttavat asentoa vakauttavat mekanismit uuteen raajaan tai kehon asentoon. Nämä mekanismit yhdessä säätelevät ST:itä monilihasjärjestelmissä kehon konfiguraation ja työtehtävien vaatimusten mukaisesti. Aivohalvaus aiheuttaa puutteita ST-sääntelyssä. Keskushermoston (CNS) vammat, jotka vaikuttavat laskeutumis- ja selkärangan mekanismeihin sekä luontaisesti, johtavat ST-sääntelyn rajoituksiin. Tämän seurauksena passiiviset tai aktiiviset liikkeet yli kulmakynnyksen, ST (spastisuusalue), saavat aikaan epänormaalin refleksilihaksen aktivoitumisen. ST on nopeudesta riippuvainen, mikä vähentää aivohalvauspotilaiden aktiivista kontrollialuetta ja heidän kykyään tehdä nopeampia liikkeitä.

LÄHESTYMISTAPA: Lähestymistapamme on suunniteltu lisäämään refleksitonta kyynärpään liikkeen vaihteluväliä aivohalvauksen aikana. Kyynärpään liikkeen sopeutuminen uuteen kuormitukseen (eli kyky korjata virheitä) kroonista aivohalvausta sairastavilla potilailla parani huomattavasti, kun liike tehtiin aktiivisella kontrollialueella (jossa spastisuus ei vaikuttanut lihasten supistukseen) verrattuna refleksittömään tilaan. aluetta ei tunnistettu. Näin ollen motorisen oppimisen mahdollisuuksia voidaan parantaa ottamalla huomioon kyynärpään heikentyneen liikkeen vaihteluväli oikein suunnitelluissa kokeissa. Epänormaaleilla lihasaktivaatiokuvioilla ja muilla kompensoinneilla (huono plastisuus) tehtyjen liikkeiden aiheuttamisen välttämiseksi harjoitusohjelmat räätälöidään yksilön liikekapasiteetin mukaan ja sisältävät lähestymistapoja, jotka mittaavat ja laajentavat nivelaluetta tyypillisten lihasten aktivaatiokuvioiden mukaan. Tässä ehdotuksessa käytämme robottia ja uutta VR-oppimisrajapintaa manipuloimaan kykyä tuottaa hallittua liikettä kyynärpäässä, mikä on yleinen vamma ihmisillä, joilla on kohtalainen tai vaikea aivohalvaus. Ehdotettu henkilökohtainen harjoittelutapa keskittyy antamaan erityistä palautetta yksilön ST-säätöalueen laajentamiseksi.

ERROR AUGMENTATION FEEDBACK (EA): Error Augmentation -palautetta käytetään lisäämään kyynärpään aktiivisen ohjausalueen ST-aluetta. EA käyttää luontaista virheohjattua oppimista parantaakseen keskushermoston kykyä hyödyntää kinemaattista redundanssia ja löytää mielekkäitä motorisia tehtäviä. Erityisesti koehenkilöille annetaan palautetta, joka parantaa heidän motorisia virheitään. Virhesignaalien manipuloinnin on osoitettu stimuloivan UL-sensomotorisia parannuksia sekä terveillä että aivohalvauspotilailla, jolloin oppimishyöty on suurempi, kun virheet ovat suurempia. EA:n palautetta käytetään aktiivisen kyynärpään ohjausalueen dynaamiseen uudelleenkarttamiseen. Visuaalista palautetta kyynärpään kulmasta muutetaan siten, että näyttää siltä, ​​​​että kyynärpää liikkuisi vähemmän kuin todellisuudessa. Siten, kun varsinainen kyynärpää liikkuu, kohde havaitsee kyynärpään liikkuneen vähemmän ja yrittää korjata virheen ojentamalla kyynärpäätä edelleen. Aktiivista ohjausaluetta laajennetaan saamalla koehenkilöt työskentelemään ST-alueensa lähellä tai sen rajoilla. Havainto/toiminta-suhteen uudelleenkartoitus tapahtuu, kun afferenttipalaute liittyy suurempaan kyynärpääkulmaan. Ottaen huomioon virheiden keskeisen roolin motorisessa oppimisessa, suoritusvirheen keinotekoinen lisääminen EA:n kautta lisää jokaisen yksilön aktiivista ohjausaluetta ja saa oppimisen tapahtumaan nopeammin.

VAIKUTUS KUNTOUTTAMISEEN: Tulokset rakentavat tietoa, joka voi ohjata kliinikkoja ja heidän potilaitaan löytämään parhaan tyyppisen UL-toiminnallisen palautumisen harjoittelun. Tämä on olennainen osa jokapäiväiseen elämään palaamista. Löydökset voivat myös tukea paradigman muutosta kliinisessä käytännössä ja rohkaista kuntouttajia harkitsemaan yksilöllisiä interventiovaihtoehtoja tulosten parantamiseksi. Hoitovaihtoehtojen lisääminen voi myös edistää yksilöllistä, potilaan erityistarpeiden mukaan räätälöityä hoitoa ja johtaa parempiin toimintatuloksiin.

Tavoite 1 – Selvitä henkilökohtaisen harjoittelun tehokkuus käyttämällä EA:ta laajentaaksesi aktiivisen kyynärpään hallintaa aivohalvauksen jälkeen. Hypoteesi 1: Sisäinen palaute liikevirheistä kyynärpäässä johtaa lihastason ohjausmekanismien dynaamiseen uudelleenkartoitukseen ja parantaa aktiivisen kyynärnivelen liikerataa. Hypoteesi 2: EA:n kanssa harjoittelevat koehenkilöt pystyvät sisällyttämään laajemman kyynärnivelen ulottuvuuden toiminnallisiin ulottuviin liikkeisiin, mikä näkyy paremmissa kliinisissä tuloksissa.

Tavoite 2 – Määritä potilaskohtainen optimaalinen annos intensiivistä harjoittelua maksimoidaksesi käsivarren motorisen palautumisen. Hypoteesi 3: Suurempi harjoitusannos johtaa parempiin kinemaattisiin ja kliinisiin tuloksiin ja parempaan motoriseen oppimiseen.

Tavoite 3 – Yhdistä CST-vaurion määrä UL:n palautumiseen kinemaattisten ja kliinisten mittareiden perusteella. Hypoteesi 4: Suurempi CST-vaurio korreloi huonompaan motoriseen oppimiseen ja kliinisiin tuloksiin.

Kaksi ryhmää, harjoituksen kesto,

HARJOITUKSEN KESTO: 54 koehenkilöä suorittaa ~30 min/istunto tavoite saavuttaa sairastuneen käsivarren. Voimakkuuden hallitsemiseksi harjoittelua pidennetään aikaan, joka tarvitaan 138 osuman suorittamiseen/istunto 6–10 sekuntia saavutusten välillä. Harjoituksia tehdään 3 kertaa viikossa 9 viikon ajan (eli 27 harjoitusta, 810 minuuttia, 3 726 koetta) - katsotaan korkean intensiteetin harjoitukseksi aivohalvauksen palautumisen ja kuntoutuksen pyöreän pöydän suositusten mukaisesti. Kinemaattiset ja kliiniset mittaukset tehdään ennen (PRE), 3 (POST3), 6 (POST6) ja 9 viikon (POST9) jälkeen ja 4 viikon seurannan jälkeen (FOLL-UP).

NÄYTTEEN KOKO: Otoskoon laskemiseen käytettiin ensisijaisen tulosmitan (ST) minimaalista kliinistä merkitystä eroa (MCID). ST:n MCID:ksi määritettiin 18,07° käyttämällä ankkuripohjaista menetelmää (muutos FMA:ssa > MCID 5,25). Ottaen huomioon 5 %:n α-tason ja 95 %:n tehon (efektin koko = 1,39) erojen havaitsemiseksi käyttämällä sekamallin ANOVAa (G*Power 3.1.9.4), pienin näytekoko on 21/ryhmä. Otoskokoa nostettiin 27:ään ryhmää kohden, kun otetaan huomioon 25 %:n keskeyttämisaste, koska viimeiselle 54 kohortille oli osallistuttava useisiin koulutus-/arviointiistuntoihin.

TILASTOINEN ANALYYSI: Suoritamme muutokset motorisessa käyttäytymisessä kliiniseen alkutilaan (PRE) ja hoidon jälkeisiin muutoksiin (POST) 3 ajankohdassa (POST1, POST2, POST3) ja seurannassa (FOLL-UP). Tilastolliset lähestymistavat perustuvat aikomus-to-treat -analyysiin. Kuvaava/jakauma-analyysi tuo esiin tärkeimmät demografiset ja kliiniset ominaisuudet ja hallitsee ryhmien välisiä eroja ennusteen perusindikaattoreissa. Kohde Obj. 1-3, käytämme toistuvien mittausten sekamallin ANOVAa primaari- ja toissijaisiin tuloksiin, joissa malli sisältää yhden koehenkilöiden välisen tekijän - ryhmän, jossa on 2 tasoa (EA, ei EA) ja yhden subjektin sisäisen tekijän - aika (5 tasoa) , käyttämällä normalisoituja muutospisteitä (eli POST-PRE/PRE; FOLL-UP-PRE/PRE). Pidämme muutoksia ensisijaisissa ja toissijaisissa tuloksissa merkittävinä, jos niiden 95 %:n luottamusvälit (CI) ylittävät kunkin mittarin MCID:t. Hallitsemme %CST-vamman mahdollisena hämmentävänä tekijänä suorittamalla rinnakkaisen ANCOVAn käyttämällä %CST:tä kovariaattina. Tämä lisää tilastollista tehoa ja mukauttaa lähtötason ryhmien eroja arvioiden puolueettoman eron ensisijaisiin tuloksiin. Tätä tutkimussuunnitelmaa on käytetty edellisessä RCT:ssämme. Aktiivisen käsivarren työtilan merkitys ilmaistaan ​​>10 %:n muutoksella PRE-testialueella, joka perustuu TSRT:n lisäykseen vähintään 18°. Kyynärpään liikealueella merkittävä muutos on 15 % testiä edeltävästä alueesta. Toissijaisissa tuloksissa käytetään MCID-arvoja, kun ne ovat tiedossa. Mittauksissa, joiden MCID:t eivät ole tiedossa, katsomme minimaalisen merkittävän muutoksen olevan >15 % testiä edeltävästä arvosta. Yhdistettyjen tietojen moninkertainen lineaarinen regressioanalyysi tunnistaa suhteita potilaiden välillä, joilla on eri tasoinen kliininen vamma (%CST-vaurio) sekä primaaristen ja toissijaisten tulosmittausten välillä. Kaikissa analyyseissä seksiä pidetään hämmentävänä tekijänä. Vaikka miehillä on korkeampi iän mukaan sovitettu aivohalvaus, naisilla on vakavampia aivohalvauksia ja heillä on korkeampi lyhytaikainen kuolleisuus. Parempi ymmärrys seksin vaikutuksesta terapeuttisiin interventioihin voi parantaa aivohalvauksen hallintaa. Kaikkien mallien jäännöskäyrät tutkitaan lineaarisuuden, normaaliuden ja homoskedastisuuden varmistamiseksi. Kolineaarisuutta arvioidaan toleranssin, inflaation vaihtelun ja ominaisarvojen perusteella. Osittaista korrelaatiota ja standardoituja (beta) kertoimia tarkastellaan sen osoittamiseksi, millä selittävillä muuttujilla on suurempi vaikutus riippuvaan muuttujaan useissa regressiomalleissa. Kunkin tuloksen vaihtelu arvioidaan 95 % CI:n perusteella. Puuttuvat tiedot tarkistetaan ei-satunnaisten kuvioiden varalta.

KOKEIDEN HALLINTA: Päivittäinen koehallinta on ohjauskomitean (Levin, Archambault, Piscitelli) vastuulla. Levin tekee satunnaistuksen. Kokeiden koordinoinnista ja tietojen käsittelystä vastaa Piscitelli. Ryhmällä on ehdotukseen suoraan liittyvää täydentävää asiantuntemusta ja laaja kokemus aivohalvaustutkimuksen tekemisestä. Entinen potilas (GG), joka on osallistunut aikaisempiin tutkimuksiimme, auttaa arvioimaan tekniikan ja protokollan toteutettavuutta ja hyväksyttävyyttä, mukaan lukien kliiniset ja kinemaattiset testit. Piscitelli koordinoi koetta, auttaa ohjaamaan opiskelijoita ja huolehtimaan päivittäisestä johtamisesta. Prevost (kliinisen tutkimuksen koordinaattori) rekrytoi ja arvioi potilaita kolmesta CRIR-keskuksesta. Levinillä ja Wienillä on asiantuntemusta kuvantamisesta ja Feldmanilla moottorin ohjauksesta. Wein on aivohalvauksen neurologi MNI:ssä, jossa hän on suorittanut useita RCT-tutkimuksia. Trivino (fysioterapeutti) on osallistunut useisiin kliinisiin tutkimusprojekteihin JRH:ssa käyttämällä aivohalvauspotilaiden teknologiatuettua kuntoutusta. Berman (kuntoutusinsinööri) suunnitteli robotti-/VR-intervention ja suoritti alustavat toteutettavuustutkimukset Levinin kanssa. Levitämme löydöksiä aivohalvaustiimeille CRIR-yhteiskuntaan liittyvissä sairaaloissa esittelyjen kautta ja keskustelemme UL-mittauksen ja -hallinnan ongelmista. Diagnostisia kuvantamistyökaluja ja moottorinohjaustietoa jaetaan tutkijoiden, kliinikkojen ja potilaiden kanssa. Mahdollisuutta sisällyttää kehitetty tekniikka kliinisiin ympäristöihin arvioidaan kliinikon Trivinon ja Weinin sekä potilaan GG:n kanssa.