Aivohalvauksen jälkeisten potilaiden neuroarchitectuurinen palautumismalli (NRMPSP)

A.1. Johdanto vuosina 1990–2016, keskimääräinen aivohalvauksen elinikäinen riski kasvoi 23 prosentista 25 prosenttiin .1 aivohalvaukseen oli yksi sairaus, joka johti pitkäaikaiseen neurologisiin vammaisiin ja vammaisiin 1,2, joka rasittaa sekä perheen että yhteiskunnan. Post-aivohalvauksen kuntoutus on suunniteltu edistämään päivittäisten toimintojen palauttamista.3 Aikaisempi tutkimus paljasti, että aivohalvauksen aiheuttama neurotrauman heterogeenisyys sekä neuroplastisten vasteiden rajoitukset kliinisiin interventioihin vaikuttivat potilaan kuntoutustuloksiin.4 Esimerkiksi motoristen toimintojen hyötyissä oli huomattava vaihtelu rajoitusten aiheuttaman liikkeen hoidon (CIMT) jälkeen. Tämä tapahtui huolimatta siitä, että hoidon teho oli vakiintunut interventioon.5 Korkea vaihtelu kuntoutuksen aiheuttamassa paranemisessa on saanut kliiniset tutkijat kehittämään tehokkaampia aivohalvauksen jälkeisiä kuntoutuksia. Muut tutkijat ovat yrittäneet saada neurologisia ja kliinisiä biomarkkereita8-11 näiden interventioiden havaittujen vaikutusten selittämiseksi.

A.2. Neuroplastisuus aivohalvauksen palautumisen taustalla oleva Chan (Co-I) ja Pang (Co-I) suorittivat muutamia satunnaistettuja kliinisiä tutkimuksia kliinisten interventioiden tehokkuuden testaamiseksi aivohalvauksen jälkeisten potilaiden palautumisen lisäämiseksi. Chan ja hänen kollegansa suunnittelivat funktionaalisia koulutusohjelmia, jotka perustuvat moottorin uudelleenkehitysteoriaan, joka osoitti huomattavasti parempia motorisia toimintoja ja korkeampaa suorituskykyä päivittäisen elämän toiminnassa verrattuna säännöllisiin käytäntöihin.12 Toinen koe oli kuuden viikon interventio, johon osallistui itsesääntelyoppimiskoulutus. Post-aivohalvauspotilaat oppivat yleisen päivittäisen toiminnan, kuten pyykin ja ruoanlaiton, palat, henkiset harjoitukset ja itsesääntelykäytännöt.13,14 Verrattuna tavanomaisia ​​käytäntöjä vastaanotettuihin itsesääntelyoppimisryhmän potilaat osoittivat huomattavasti parempaa suorituskykyä sekä koulutetuissa että kouluttamattomissa päivittäisissä tehtävissä. Vielä tärkeämpää on, että kouluttamattomien tehtävien tulokset viittasivat siihen, että kokeellisen ryhmän potilaat onnistuivat yleistämään koulutuksesta opittuja uuteen tehtäväympäristöön ja menettelyihin.15 On huomionarvoista, että parempi päivittäinen tehtävän suorituskyky ei liittynyt potilaiden motoristen toimintojen muutoksiin. Äskettäinen aivojen kuvantamispilottitutkimus, jonka mukaan Chan (CO-I) ja itsesääntelykoulutuksessa suoritetut kollegat osoittivat, että aivohalvauksen jälkeiset potilaat osoittivat merkittävää kasvua veren happeasta riippuvaisissa (lihavoiduissa) signaaleissa oikeassa ja keskimmäisessä ajallisessa ajallisessa Gyri kouluttamattomissa tehtäväkokeissa, samoin kuin vasemmassa kiertoradan eturintamassa, etu- ja etu- ja etu-alueilla kouluttamattomissa-Minus-koulutetuissa tehtäväkokeissa. Tämän pilottitutkimuksen tulokset ehdottivat, että parempi tehtävän suorituskyky itsesääntelykoulutuksen jälkeen liittyivät päätöksentekoon, pääsyyn semanttiseen muistiin ja introspektiiviseen tietoisuuteen. Näiden tutkimusten mukaan aivohalvauksen jälkeinen funktionaalinen palautus ylittää huomattavasti motoristen toimintojen ja itsesääntelyn, joka kuuluu toimeenpanotoimintoon.

Pang (Co-I) suoritti yksiselitteisen satunnaistetun kontrolloituneen tutkimuksen ja osoitti, että kaksoistyöhön liittyvä interventio, joka vaati liikkuvuuden ja kognitiivisten tehtävien suorituskykyä samanaikaisesti, voisi parantaa kroonista aivohalvausta kärsivän potilaan tuloksia, kuten kaksois- tehtävän suorituskyky ja syksyn esiintyvyys.16 A.3. Moottorin palautumisen neuroarchitectuur-korrelaatit aivohalvauksen jälkeisen kuntoutuksen jälkeen Pilottitutkimuksen tulokset, joiden mukaan 16 aivohalvauksen jälkeisellä potilaalla suoritettu HUI (PI), osoittavat, että sekä toiminnalliset että rakenteelliset aivoverkot liittyvät motoriseen palautumiseen. Muutosten havaittiin tapahtuvan potilailla ja sen jälkeen tavanomaisen kuntoutusohjelman sairaalassa enintään kolme kuukautta. Niihin kuului yksi viikko sekä yksi, kolme ja kuusi kuukautta aivohalvauksen alkamisen jälkeen. Diffuusio -tensorikuvauksesta johdettujen yhteyksien pitkittäiset rakenteelliset muutokset havaittiin ipsilesionaalisessa supramarginaalisessa gyrusissa, vastakkaisessa etuosan cingulate -gyrus, ylivoimaisessa parietaalisessa gyrus ja cuneus (kuva 1). Yhteyden pitkittäiset funktionaaliset muutokset, jotka on johdettu lepotilan funktionaalisesta magneettiresonanssikuvauksesta (MRI), havaittiin myös ipsilesionaalisessa ylemmässä ajallisessa gyrus, pallidum ja talamuksessa sekä vastakkaisessa ylemmässä, keskimmäisessä ja triangularisissa ala-etuosassa; keskikenkön alue; Putamen; ja pallidum (kuva 2). Rakenteellisten tulosten ymmärtämiseksi paremmin käytettiin neuroarchitektuurimenetelmää verkkomallien rakentamiseen koko aivojen ja alueellisten tasojen17 sekä niiden rikkaiden klubijärjestöjen kanssa.18 Rich-Club-alueiden rakenteellisten yhteyksien tiheyssuhteen lisääntyminen tapahtui (taulukko 1). Näiden yhteyksien tarkoituksena oli heijastaa hermojen viestinnän tehokkuuden lisääntymistä hermo -substraattien keskuudessa. Tätä seurasi testaus siitä, kuinka rakenteelliset ja toiminnalliset yhteydet saattavat vahvistaa aivohalvauksen jälkeisen toiminnallisen palautumisen. Yhden viikon kuluttua löysimme ominaisuudet, jotka liittyvät merkittävästi potilaiden funktionaaliseen palautumiseen ipsilesionaalisen gyruksen paikallisessa rakenteellisessa aivoverkossa; paracentral lobule; mediaani ja etuosa Cingulate Gyri ja Putamen; ja vastakkainen ylivoimainen parietaalinen gyrus, preceuneus, dorsolateraalinen ylemmän frontaalinen gyrus ja hippokampus (kuva 3). Yhden kuukauden kuluttua se oli ipsilesionaalisen takaosan cingulate gyrus, contralesional Preuneus ja ylivoimainen frontaalinen gyrus, paikallinen funktionaalinen aivoverkko, joka liittyy merkittävästi potilaiden funktionaaliseen palautumiseen (kuva 4). Käsittelyn jälkeiset funktionaaliset voitot korreloivat myös rakenteellisten aivoyhteyksien rikkaan klubin organisaation kanssa (taulukko 2). Tämän pilottitutkimuksen tulokset osoittavat hypoteesien asettamisesta tässä tutkimuksessa. Neuroarchitectual-menetelmän, kuten rikkaaseen klubin organisaation, käytön etuna tavanomaisen fraktionaalisen anisotropian sijasta diffuusiotensorikuvauksesta pitkittäisten rakenteellisten ja funktionaalisten muutosten määrittelemiseksi on, että aivoverkko, jota iskeeminen infarkti häiritsee Aivojen muutosten ja palautumisen välistä suhdetta tulisi siksi tutkia aivojen näkökulmasta verkon eikä paikallisten alueellisten muutosten sijaan.22 Tässä tutkimuksessa aiomme soveltaa neuroachitektuurimenetelmää aivohalvauksen jälkeisen aivojen talteenottomallin rakentamiseksi.

Otettu A.2 ja A.3 yhdessä, tutkimustyömme tarjoaa käsityksen ajatuksesta, että sensorimoottorien aivokuorien ulkopuolella olevien hermosublestraattien tulisi olla tärkeitä rooleja aivohalvauksen jälkeisessä palautuksessa. Niitä ei kuitenkaan ole korostettu aikaisemmissa aivohalvauksen jälkeisissä palautumismallitutkimuksissa. Osoitamme myös neuroachitektuurimenetelmän käytön edut, jotka vastaavat aivojen pitkittäismuutoksia rakenteellisten ja toiminnallisten piirteiden sekä niiden suhteiden suhteen aivojen eri tasoilla.

Rakenteellisten ja funktionaalisten aivoverkkojen spatiotemporaalisten muutosten yhteinen karakterisointi täyttäisi kriittisen tietokuilun, joka koskee aivohalvauksen jälkeisen palautumisen taustalla olevia mekanismeja vasteena kliiniseen interventioon. Tämä pätee erityisesti rooliin, että ei-sensorimoottorikorttilla olisi rooli palautusprosessissa. Lisäksi tieto auttaisi ymmärtämään parempaa ymmärrystä suhteista verkon kytkentälujuuden avulla23 muovisten aivojen dynaamisten funktionaalisten ja staattisten rakenteellisten yhteyksien välillä. Tätä väitettä tukevat pilottituloksemme, jotka osoittavat, että molemmat aivoverkkojen tyypit korreloivat kuntoutuksen aiheuttaman palautumisen kanssa ja siten heidän vastausten tukeminen aivohalvauksen jälkeiseen kuntoutukseen. Syynä verkon kytkentälujuuden käyttämiseen tässä ehdotetussa tutkimuksessa johtuu siitä, että aiemmat tutkimukset osoittivat, että sen arvo kasvoi vuoden 2004 myötä ja laski skitsofrenian, 25 idiopaattisen yleisen epilepsian, 23 ja pienen alussairauden kanssa korkealla valkoaineen vauriokuormituksella.26 Vielä tärkeämpää on, että myös verkon kytkentälujuus havaittiin korreloivan kliinisten oireiden kanssa, 25 taudin kesto23, toimeenpanotoiminnon ja muistin suorituskyvyn kanssa.26 A.4. Kuntoutuksen aiheuttaman palautumisen CIMT: n neurofysiologiset korrelaatit käsittävät paretic-yläraajojen pakotetun käytön, jota seuraa kahdenvälinen yläraajojen funktionaalinen harjoittelu.27 Suuri joukko tutkimuksia on ilmoittanut CIMT: n tehokkuudesta aivohalvauksen jälkeisten potilaiden motoristen kykyjen ja päivittäisten toimintojen parantamiseksi.28-30 Esimerkiksi vuonna 2015 julkaistussa kattavassa katsauksessa pääteltiin, että CIMT: n kliinisiä vaikutuksia voidaan tukea tehtävä- ja kontekstikohtaisen ja toistuvan koulutuksen motorisen oppimisperiaatteiden avulla.30 CIMT: n kliinisistä eduista huolimatta CIMT: n indusoiman palautumisen taustalla olevia hermomekanismeja ei kuitenkaan ole vielä selvennetty.30 Esimerkiksi, on edelleen epäselvää, miksi käsitoimintojen laadun paraneminen sisälsi ipsilesionaalisen ylemmän ajallisen gyruksen rekrytointia CIMT: n jälkeen, 31 -neuraalisubstraattia, joka ei liity suoraan motorisiin toimintoihin.

Suurin osa CIMT-aivojen kuvantamistutkimuksista on paljastanut, että hoidon jälkeiset funktionaaliset palautukset liittyivät motoristen korttien muutoksiin. CIMT-indikoitu funktionaalinen palautus korreloi ipsilesionaalisen motorisen aivokuoren koon lisääntymisen kanssa, samoin kuin primaarisen sensorimotorissa 5,34-37, lisämoottori5, pretor Cortex31 ja toissijainen somatosensory31 Cortices. Funktionaalisiin palautuksiin liittyvät rakenteelliset muutokset sisälsivät harmaan aineen tiheyden lisääntyminen kahdenvälisissä sensorimotorisissa aivokuorissa ja hippokampissa, 38 samoin kuin kahdenväliset aivojen jalat ja ponit.39 Toinen tutkimus paljasti CIMT-käsittelyvaikutuksiin liittyvän kortico-selkärangan sisäkapselin takaosan rakenteellisen eheyden.40 Yksi tutkimus osoitti, että iskeemisen vaurion laajuus CST: lle oli parempi CIMT -vaikutusten ennustaja verrattuna infarktin tilavuuteen.41 Tässä tutkimuksessa CIMT: tä käytetään interventiona funktionaalisten parannusten indusoimiseksi kroonisten iskujen jälkeisten potilaiden ryhmässä, jonka perusteella palautumismalli on tarkoitus rakentaa.

A.5. Hypoteesi ja merkitys

Ehdotamme aivojen palautumismallin rakentamista yksityiskohtaiseksi kuvaukselle kroonisten aivohalvauksen potilaiden funktionaalisista ja rakenteellisista muutoksista CIMT: n aikana. Tämän tavoitteen saavuttamiseksi asetetaan kaksi tavoitetta:

Tavoite 1: Karakterisoida funktionaalisten ja rakenteellisten aivoverkkojen pitkittäismuutokset, jotka erottaisivat näiden verkkojen muutosten nopeuden.

Perusteet. Kun otetaan huomioon, että aivot ovat jatkuvissa interaktiivisissa tiloissa, 42 Kattava kuvaus CIMT: n aiheuttaman palautumisen aikana tapahtuvista neuroplastisista muutoksista olisi merkityksellistä vain silloin, kun sekä rakenteelliset että funktionaaliset aivoverkot on tarkoitus mallintaa yhdessä samassa stereotaktisessa " Kehys "(ts. Sama aivomalli). Tämän saavuttamiseksi funktionaalisten aivoverkkojen muutokset mitataan lepotilassa kuin tehtäväpohjainen funktionaalinen MRI. Tärkein syy on, että lepotilan tiedot olisivat vähemmän puolueellisia osallistujien erityisten tehtävänottokäyttäytymisten avulla, kuten motivaatio, huomion taso, vaatimustenmukaisuus ja infarktin sijainti.43-46 Lepotilan data vaatii myös lyhyemmän skannausajan, ja ne on helpompi hankkia kuin tehtäväpohjaiset tiedot.47 Nämä edut ovat hyödyllisiä alentamaan mahdollisen hankautumisnopeuden osallistujille tarvittavan toistuvan skannauksen vuoksi. Aikaisemmissa robottiterapiatutkimuksissa ilmoitettiin merkittäviä funktionaalisia yhteyksiä ipsilesionaalisten ja vastakkaisten motoristen aivokuorien välillä, jotka liittyvät parempaan hoidon aiheuttamiin toiminnallisiin hyötyihin subakuuttien tai kroonisten aivohalvauksen jälkeisten potilaiden ryhmässä.48,49 Hypoteesi 1. Pitkittäismuutokset tapahtuvat sensorimoottorien ja ei-sensorimoottorien aivokuoren toiminnallisissa ja rakenteellisissa yhteyksissä sekä yhden viikon, neljän viikon ja kolmen kuukauden kuluttua CIMT: stä. Sensorimotoriset aivokuoret sisältäisivät ensisijaiset ja toissijaiset sensorimotoriset aivokuoret. Muihin kuin sensorimoottorien hermosäätöihin sisältyy dorsolateraalinen prefrontaalinen aivokuori, cingulate-aivokuoret, ylivoimainen parietaalinen lobule, preuneus ja putamen.

Vaikutus. Rakenteellisten ja funktionaalisten aivoverkkojen pitkittäismuutosten yhteinen karakterisointi täyttäisi kriittisen tietokuilun, joka koskee CIMT: n aiheuttamia hyökkäysten jälkeistä palautumista. Tulokset antavat tietoa muutosasteista eri hermosolujen välillä, mikä voi mahdollisesti ottaa huomioon yksittäiset potilaan erot hoidon lopputuloksessa. Lisäksi tulokset valaisevat funktionaalisten ja rakenteellisten aivojen muutosten ajallisten kurssien mahdollisia eroja vastauksena CIMT: hen tai muihin aivohalvauksen jälkeisiin kuntoutuksiin.

Tavoite 2: Funktionaalisen ja rakenteellisen aivoverkon kytkennän määritteleminen ja niiden vaikutukset päivittäiseen toimintaan palautuvat hoidon perusteista. Koska funktionaaliset ja rakenneverkot ovat samassa fyysisessä aivossa, molempien tulisi vaikuttaa intervention jälkeiseen palautumiseen toiminnassa. On välttämätöntä, että ne on mitattava samoissa ajankohtina ja että ne on karakterisoitava samassa aivomallissa. Tässä tutkimuksessa käytetyt neuroarchitektuurimenetelmät sisältävät rikkaat klubianalyysit aivoverkkojen rakentamiseksi alueellisilla ja kokonaisten aivojen tasoilla sekä kahden tyyppisten verkkojen välinen kytkentä (katso yksityiskohdat B.8. ja rakenteelliset aivoverkkosuhteet. Kytkentä on mahdollista laskemalla korrelaatiot funktionaalisten ja rakenteellisten aivojen yhteyden välillä.23 Hypoteesi 2. Yhdistetyn sensorimoottorin ja ei-antisorimoottorin funktionaalisen rakenteen kytkemisen välillä on merkittäviä assosiaatioita, samoin kuin CIMT: hen liittyvä funktionaalinen palautus, joka on mitattu FUGL-Meyer-moottori-asteikolla ja Barthel-indeksillä.

Hypoteesi 3. Funktionaalisen rakenteellisen kytkennän rakenteelliset yhteydet vaikuttavat funktionaalisten yhteyksien aktivointiin. Vaikutus voi olla helpottava tai estävä.

Vaikutus. Funktionaalisten ja rakenteellisten aivoyhteyksien välinen kytkentä tarjoaa vaihtoehtoisen mittauksen kuntoutuksen aiheuttaman palautumisen taustalla olevasta neuroplastisuudesta. Given the fact that the treatment response could potentially be boosted through the addition of transcranial direct current stimulation to CIMT,50,51 knowledge regarding the coupling between structural and functional connections will inform new targets beyond the sensorimotor systems for brain stimulations to further improve and understand Hoitovaste. Tämä on erityisen tärkeää, kun otetaan huomioon se tosiasia, että huomionhallintaverkko (hermo -substraatteja ovat cingulate gyrus, ala -arvoinen gyrus ja temporoparietaalinen aivokuori52) on liitetty motorisen tehtävän suorituskyvyn paranemiseen, kun potilas esitettiin multisensorisilla ärsykkeillä .53 Suurin osa aikaisemmista tutkimuksista keskittyi motorisen järjestelmän ei-invasiiviseen stimulaatioon eikä otettu huomioon ei-motorisia hermosasteita, kuten huomionhallintaverkkoa.54 B. Tutkimussuunnitelma ja metodologia B.1 Kokeellinen suunnittelu. Ehdotettu tutkimus on pitkittäistutkimus kahdesta kroonisten iskujen jälkeisten potilaiden ryhmästä, nimittäin hoitoryhmästä, joka saa CIMT: n, ja kontrolliottelupariryhmän, joka saa tavalliset käytännöt. MRI -skannaukset ja motorisen vajaatoiminnan ja päivittäisten aktiivisuustoimintojen kliiniset arviot suoritetaan neljässä aikapisteessä: lähtötaso sekä viikko, neljä viikkoa ja kolme kuukautta CIMT: n alkamisen jälkeen.

B.2. Koehenkilöt. Perustuen rakenteellisten muutosten vaikutuksen koot etuosan cingulate -aivokuoren, ylemmän parietaalisen lobulin, preuneuksen ja putamenin ja putamenin kerättyjen pilottitutkimukseen (osa A.3.) kerättyjen putamenien kanssa toistuvan mittauksen ja korrelaatioiden voimalla asetettu 80% ja α = 0,05, arvioitu näytteen koko on 60. Kun otetaan huomioon, että potilaan nostamisaste neljästä skannauksesta ja arviointitilaisuuksista on 20%, CIMT -ryhmän kokonaisnäytteen koko on n = 72 ja kontrolliryhmän n = 36.

B. 3. Sisällyttämis-/poissulkemiskriteerit. Krooniset aivohalvauksen jälkeiset potilaat välillä 50–80-vuotiaita, ja ensimmäistä kertaa iskeeminen aivohalvaus, joka tapahtuu vähintään kolme kuukautta alkamisen jälkeen, rekrytoidaan osallistumaan tutkimukseen. Syynä kroonisten aivohalvauksen jälkeisten potilaiden valitsemiseen on spontaanin palautumisen vaikutuksen minimointi, 55, mikä voi sekoittaa hoidon aiheuttaman toipumisen. Rekrytoiduilla potilailla tulisi olla motorisia alijäämiä ylä- ja/tai alaraajoissa aivohalvauksen vuoksi mitattuna Fugl-Meyer-moottori-asteikolla. Poissulkemiskriteereihin kuuluvat potilaat, joilla on vapaaehtoinen pidennys ≤ 10 ° metakarpofalangeaalisessa tai interfalangeaalisessa nivelissä tai ≤ 20 ° ranteessa; Vakavat tasapaino- tai kävelyhäiriöt, kuten osoittavat avun tarve päivittäisessä elämässä; Merkittävä kognitiivinen heikkeneminen (pistemäärä <16) mitattuna Montrealin kognitiivisen arvioinnin Hongkong-versiolla (HK-MOCA); 56 tai aikaisemman aivohalvauksen historia, aivojen kasvatus, kallonsisäinen verenvuoto, ohimenevät iskeemiset hyökkäykset, diffuusion poikkeavuudet ei-verisuoni-etiologian vuoksi (ei ole verisuonista etiologiaa (ei ole verisuonista etiologiaa ( Esimerkiksi takaosan palautuva enkefalopatian oireyhtymä tai globaali hypoksinen iskeeminen enkefalopatia) tai muut neurologiset/psykiatriset tai sairaudet, jotka estävät aktiivisen osallistumisen tutkimukseen ja/tai voivat muuttaa käyttäytymis-/kuvantamistutkimuksen tulkintaa (esim. Dementian, skitsofrenian).

Kroonisen aivohalvauspotilaat kontrolliryhmässä vastaavat CIMT -ryhmän potilaisiin iän, infarktin sijainnin ja motorisen ja toiminnallisen tilan perusteella lähtötilanteessa.

B.4. MRI. Kaikki potilaiden aivoskannaukset suoritetaan 3 Tesla MRI -skannerilla (Prisma, Siemens, Erlangen, Saksa), joka sijaitsee käyttäytymis- ja järjestelmien neurotieteen (UBSN) yliopiston tutkimuslaitoksessa Hongkongin ammattikorkeakoulun yliopistossa. Neljä skannausta suoritetaan lähtötilanteessa ja sitten viikossa, neljä viikkoa ja kolme kuukautta hoidon alkamisen jälkeen. Aivojen skannausprotokollat ​​viittaavat haittojen et al. Human Connectome -projekti Aging57: ssä. Rakenteelliset skannaukset käyttävät diffuusiopainotettua spin-lo-kaiunkaappikuvausjärjestystä, jonka B-arvot ovat 1500 ja 3000 s/mm2 92 diffuusiota koodaavassa suunnassa. Muita kuvantamisparametreja ovat: Multiverhband -tekijä = 4, toistoaika/ kaikuaika = 3230/89 ms, näkökenttä = 210 mm, 1,5 mm isotrooppinen (ei aukkoa) ja hankinta -aika = 10,7 minuuttia (kahdella hankinnalla positiivisella ja negatiivisella ja negatiivisella vaiheen koodausohjeet). Funktionaaliset skannaukset (lepotila) käyttävät gradientin ja kaiun kaiunkaappikuvausjärjestystä, kun potilasta kehotetaan lepäämään silmät auki. Kuvankäsittelyparametrit ovat: toisto/kaikuaika = 800/37 ms, kääntökulma = 52o, näkökenttä = 208 mm, 2 mm isotrooppinen (ei aukkoa), dynamiikan lukumäärä = 488 ja hankinta -aika = 12,8 minuuttia (kahdella hankinnalla positiivisen ja negatiivisen vaiheen koodausohjeet). Aivojen verenvirtaus (RCBF) mitataan käyttämällä pseudo-jatkuvaa valtimoiden spin-merkintää. Kuvankäsittelyparametrit ovat jälkikäteen viive (pohjaviipale)/etiketin kesto = 1642/1500 ms, toisto/kaiun aika = 3580/19 ms, kääntökulma = 90o, näkökenttä = 215 mm, 2,5 mm isotrooppinen (ei aukkoa ), 90 paria merkintä- ja ohjauskuvia sekä hankkimisaikaa = 10,6 minuuttia (kahdella hankinnalla positiivisen ja negatiivisen vaiheen koodausohjeessa). Rakenteellinen MRI sisältää T1-painotetun magnetoitumisen valmistuneen nopean gradientin kaiku- ja nestekyvyn inversion palautumisen. Lisäksi hankitaan herkkyys-, T2- ja T2*-painotetut kuvantamisen.

B.5. Interventiot. Potilaat saavat CIMT: n ja kontrollitoimenpiteen Hongkongin ammattikorkeakoulun yliopistossa. Hoitoprotokolla viittaa julkaisussa Wolf et al.28,58 ja Winstein et al., 59, joka koostuu kahden viikon päivittäisestä kuntoutusohjelmasta, jolla on tarkkailtu käyttäytymisen muotoilu ja pareticin raajan toistuva tehtäväkäytäntö jopa kuudelle Tuntia päivässä arkisin, samoin kuin pehmustettu turvallisuus, joka on kulunut ei-pareettisella raajalla 90%: n herätysaikana. Kontrolliryhmään osoitetut potilaat saavat Pang (Co-I) 16: n tavanomaisen käytännön ohjelman, joka koostuu kaikkien raajojen joustavuusharjoituksista, samoin kuin yläraajojen vahvistamisharjoituksista ilman ylimääräisiä kognitiivisia tehtäviä. Tutkimusassistentti suorittaa CIMT: n ja tavanomaisten käytännön toimenpiteiden toteuttamisen Chanin ja Pangin (Co-I) valvonnassa tässä tutkimuksessa.

B.6. Kliiniset instrumentit. Potilaiden kieli, kognitiivinen, motorinen ja funktionaalinen puutteet arvioidaan käyttämällä neljää kliinistä välinettä. Oxford Cognitive Screen (HK-OCS) 60: n Hongkongin version on arvioitava potilaan aivohalvauskohtaiset kognitiiviset heikentymiset, kuten visuaalinen laiminlyönti ja apraksia. HK-MOCA56: n on arvioitava potilaan yleiset kognitiiviset toiminnot. Sekä HK-OCS: tä että HK-MoCA: ta käytetään potilaiden seulomiseen rekrytointia varten. Fugl-Meyer-moottorin asteikko (FMMS, täysi pistemäärä = 100), joka sisältää ylemmän (UE-FM, koko pistemäärän = 66) ja alaraajojen (LE-FM, täyden pistemäärän = 44) arvioinnin arvioinnin, 61 on arvioitava potilaan moottorin palautus sekä ylä- että alaraajoissa. Barthel-indeksi (BI) 62 on arvioitava potilaan omahoito- ja ylläpitotoimintojen palauttaminen. FMMS: tä ja BI: tä käytetään lopputuloksena. Työterapia-/fysioterapiaharjoittelijat ja tutkimusassistentti suorittavat kaikki arviot Chanin ja Pangin (Co-I) valvonnassa.

B.7. Tietojen jälkikäsittely ja tilastolliset analyysit hypoteesille 1. Kaikissa jälkikäsittelyvaiheissa, mukaan lukien kokonaisen aivojen parcellation, rakenteellisten ja toiminnallisten yhteyksien rakentaminen sekä neuroarchitectuur-menetelmän avulla käyttävät analyysit viittaavat pilottitutkimuksessa käytettyihin ja aiemmissa tutkimuksissa raportoidut.63-66 Funktionaaliset ja rakenteelliset aivoverkot rakennetaan käyttämällä Graaf-teoreettista analysointia67 ja rikkaat-klubianalyysin17 alueellisessa aivossa, kokonaisella aivolla ja rikkaassa klubin asteikolla.

Hypoteesin 1 testaamiseksi käytetään lineaarista sekoitettua mallia (1) ajan (lähtötaso, viikko, neljä viikkoa ja kolme kuukautta) ja ajan vuorovaikutusvaikutusta kliinisten arviointien ja toimenpiteiden vuorovaikutusvaikutus hermo -substraateista tunnistettujen aivoverkkojen sisällä. Tässä analyysissä aivoverkkojen hermosolujen ja kliinisten arviointien pisteet ovat vastauksia; tilaisuudet (neljä aikapistettä) ja ryhmä (CIMT vs. ohjaus) ovat kiinteitä muuttujia; Potilaan kohteet muodostavat satunnaismuuttujan; ja ikä, sukupuoli, aika aivohalvauksen alkamisen jälkeen, kognitiivinen tila, kädet ja kohdassa B.9 kuvattu. ovat kovariaatteja. Lineaarista mallia käytetään myös testaamiseen (2) kliinisten arviointien pisteiden ja hermo -substraattien mittausten välillä tunnistettujen aivoverkkojen välillä. Tässä analyysissä kliinisten arviointien pisteet ovat vasteita; Verkon hermosubstraatit ja ryhmä ovat kiinteitä muuttujia; Potilaan kohteet muodostavat satunnaismuuttujan; ja muuttujat ovat samat kuin kohdassa (1). Lisäksi lineaarista mallia käytetään (3) ennustamaan hoidon hyötyjä hermo -substraattien mittauksilla tunnistetuissa verkoissa. Tässä analyysissä vasteet ovat lähtötilanteen kliinisten arviointien pisteet; Potilaan kohteet muodostavat satunnaismuuttujan; Verkon hermo -substraattimittaukset lähtötasolla ovat kiinteät muuttujat; ja muuttujat ovat samat kuin kohdissa (1) ja (2).

B.8. Hypoteesien 2 ja 3 rakenteellisen liitettävyyden kytkentä ja tilastolliset analyysit määritellään korrelaatioksi rakenteellisten ja funktionaalisten aivojen yhteyksien välisiksi korrelaatioiksi, jotka tunnetaan myös nimellä ConneTome41. Tässä tutkimuksessa korostetaan kolmen tyyppisiä verkon kytkentävahvuuksia: (1) sensorimotoristen korttien sisällä, (2) ei-ansioiden aivoalueilla ja (3) sensorimoottorin ja ei-ansioiden välillä. Näiden kolmen vahvuuden lisäksi verkon kytkentävahvuudet määritetään myös koko aivoille. Nämä neljä verkon kytkentävahvuutta johdetaan lähtötasoon, viikkoon, neljä viikkoa ja kolme kuukautta.

Hypoteesin 2 testaamiseksi lineaarista sekoitettua mallia käytetään testaamaan (1) ajan vaikutusta ja vuorovaikutusvaikutusta verkon kytkentävahvuuksiin. Tässä analyysissä verkon kytkentävahvuudet (positiiviset funktionaaliset yhteydet) ovat vastauksia; Tilaisuus ja ryhmävaikutukset ovat kiinteitä muuttujia; Koehenkilöt muodostavat satunnaismuuttujan; ja muuttujat ovat samat kuin hypoteesille 1 sisältyvät. Mallia käytetään myös testaamiseen (2) kliinisten arviointien pisteiden ja neljän tyyppisten verkkokytkentälujuuksien välillä. Tässä analyysissä kliinisten arviointien pisteet ovat vasteita; Verkon kytkentävahvuudet (positiiviset funktionaaliset yhteydet) ja ryhmä ovat kiinteitä muuttujia; Potilaan kohteet muodostavat satunnaismuuttujan; ja muuttujat ovat samat kuin hypoteesin 1.

Hypoteesin 3 testaamiseksi se sisältää positiivisten ja negatiivisten funktionaalisten yhteyksien erilaistumisen sekä niiden vaikutusten testaamisen neljään verkon kytkentävahvuuden tyyppiin. Tilastolliset testit ovat samat kuin hypoteesin 2, mutta funktionaalisen yhteystyypin lisääminen (positiivinen verrattuna negatiiviseen) kiinteänä muuttujana. Teoreettinen perusta positiivisen verrattuna negatiiviseen malliin on harkita hermo-substraattien vaikutusta tehtävä-negatiivisen oletusmoodin verkossa (DMN) niille, jotka ovat tehtävän positiivisia68. Tehtäväpositiiviset hermosubstraatit on ilmoitettu olevan korkeamman tason kognitiivinen prosessointi, kuten päätöksenteko ja Working69. Sitä vastoin DMN: n hermo -substraattien, jotka muodostivat negatiiviset funktionaaliset yhteydet muiden funktionaalisten verkkojen kanssa, havaittiin liittyvän huomion raukeamiseen tai muihin kognitiivisiin toimintoihin70. Verkon kytkentävahvuuksien erottelu positiivisten ja negatiivisten funktionaalisten yhteyksien välillä olisi hyödyllistä rakentaa vankkampi kuin aivohalvauksen jälkeinen palautusmalli.

B.9. Kovariaatiot. Kun tavoitteena on ottaa huomioon iskeemisen subkortikaalisen infarktin kuormituksen ja sijainnin vaihtelut, muuttujat sisällytetään kaikkiin tämän tutkimuksen tietoanalyyseihin. Alstot et ai. osoitti, että infarkti aivoalueilla, joilla on korkea keskitetysti, on suurempi vaikutus vastaavaan aivoverkkoon, 71 ja se sisällytetään muuttujana. Toinen muuttuja on pieni pieni aluksen tauti (SVD), 72, joka vastaa SVD -leesioiden vaikutuksista koko aivoihin. Muita sisällytettäviä muuttujia ovat komorbiditeetti (kuten eteisvärinä, diabetes, hypertensio ja hyperlipidemia) ja lääkeainevaikutus (kuten verihiutaleiden vastainen, antikoagulantti, antihypertensiivinen ja statiini). Spesifinen funktionaalisen yhteyden analyysien mukaan sisällytettävä ylimääräinen kovariaatti on RCBF, joka vastaa perfuusion alueellisten vaihteluiden mahdollisia muutoksia aivohalvauksen jälkeen.

B.10. Mahdolliset ongelmat ja vaihtoehtoiset strategiat. (1) Vaikka jotkut tutkimukset kertoivat kroonisten aivohalvauksen jälkeisten potilaiden rajoitetusta palautumispotentiaalista, 46 muuta tutkimusta paljasti näiden potilaiden merkittäviä motorisia ja toiminnallisia hyötyjä.74 Tärkein syy tähän tutkimukseen kroonisten aivohalvauksen jälkeisten potilaiden rekrytointiin on välttää mahdollisia puolueellisuuksia spontaanista palautumisesta akuutissa ja akuutissa kuntoutusvaiheissa9, mikä voi häiritä hoidon aiheuttamaa paranemista. (2) Tässä tutkimuksessa mallinnettava funktionaalinen yhteys perustuu aivojen laajuisten hermosolujen ajalliseen koherenssiin ja hermo-substraattien 7 eheyteen neljän ajankohdan välillä. Niitä voi mahdollisesti sekoittaa hemodynaaminen viive, joka johtuu 75: stä. Tämän hallintaa varten arvioidaan mahdolliset alueelliset ajalliset viivästykset lepotilan signaaleissa, ja johdettava funktionaalinen Connectome korjataan lähestymistavan perusteella, jonka Siegel et al.73 ehdotti. Hemodynaamiset viivekorjaukset suoritetaan ennen funktionaalisten yhteyksien tulosten ja vastaavien verkkomittarien tilastollisia analyysejä.