Salle multisensorielle de rééducation pour les mouvements fonctionnels assistés par robot dans la rééducation des membres supérieurs après un AVC chronique (RehaMSR)

L'AVC est l'une des principales causes d'invalidité grave à long terme dans les pays développés et a un énorme impact émotionnel et socio-économique sur les patients, les familles et les services de santé. Les atteintes des membres supérieurs et les troubles fonctionnels sont en effet très fréquents après un AVC. Les déficiences comprennent généralement des difficultés à bouger et à coordonner les bras, les mains et les doigts, ce qui entraîne souvent des difficultés à effectuer les activités de la vie quotidienne (AVQ) telles que manger, s'habiller et se laver. Plus de la moitié des personnes atteintes d'une déficience des membres supérieurs après un AVC auront encore des difficultés à effectuer les AVQ plusieurs mois ou années après leur AVC. Les systèmes de rééducation robotique ont le potentiel de fournir de grandes doses d'entraînement moteur de manière rentable et, bien que le débat sur l'efficacité de la thérapie robotique soit toujours ouvert, ils apparaissent comme des solutions valables pour aider les survivants d'un AVC dans la rééducation de la partie supérieure membre. Une revue récente de Norouzi-Gheidari montre que l'effet d'un entraînement robotique est comparable à un entraînement thérapeutique conventionnel de même durée et intensité. Une récente revue systématique Cochrane de Mehrholz comprenait 34 essais (impliquant 1160 participants) a montré que l'entraînement électromécanique et assisté par robot des bras améliorait les scores des AVQ, la fonction des bras et la force musculaire des bras, mais la qualité des preuves était faible à très faible. Malheureusement, les mécanismes conduisant à la réduction des déficiences suite à la formation robotique ne sont toujours pas clairs. On sait que la neuroplasticité joue un rôle important dans le processus de récupération motrice des patients victimes d'AVC et, de plus, que le patient doit être engagé pendant le traitement afin de favoriser un processus similaire à l'apprentissage moteur. Pour favoriser l'engagement et maximiser la neuroplasticité, deux méthodes principales ont été étudiées en rééducation robotique : i) le paradigme d'entraînement assisté selon les besoins, et ii) la méthode de détection de l'intention du patient (DPI), également appelée entraînement forcé guidé. Le premier, qui consiste à fournir l'assistance minimale nécessaire au sujet pour accomplir la tâche requise, a montré des résultats prometteurs dans l'amélioration de la participation au traitement, en particulier chez les patients fonctionnels moyens-élevés. La méthode DPI, au contraire, est basée sur le déclenchement du mouvement du robot en utilisant la force exercée par le patient ou la vitesse induite. Dans certains cas, la méthode DPI peut même exploiter des signaux biomédicaux comme l'EMG ou l'EEG pour lancer la tâche donnée.

Outre la modalité d'interaction entre le patient et le robot, une autre caractéristique importante qui peut déterminer le succès de la thérapie est le type de mouvement proposé. Il est connu que les traitements basés sur des mouvements intentionnels montrent de meilleurs résultats dans la récupération de la fonction du membre supérieur que ceux basés sur des mouvements sans objectif. Par conséquent, un programme de rééducation approprié devrait inclure des mouvements axés sur les tâches à répétition élevée.

Malheureusement, le principe d'assistance selon les besoins et la méthode DPI sont souvent peu applicables dans l'entraînement contre la gravité, en particulier dans le cas de patients à faible fonctionnement présentant des troubles de la force et de la coordination. Dans ces cas, lorsque le patient n'est pas en mesure de contrôler activement le robot, une assistance complète, basée sur une trajectoire rigidement imposée (loi de trajectoire et de mouvement), est la seule option restante en rééducation robotique.

Dans cette étude préliminaire, un programme de rééducation des membres supérieurs basé sur des mouvements orientés vers un objectif entièrement assistés par un robot (imposés de manière rigide) est présenté.

Le but de cette étude est de présenter une nouvelle approche robotique basée sur des mouvements fonctionnels entièrement assistés et d'examiner l'effet de l'intervention en termes d'amélioration de la fonction motrice chez les sujets ayant subi un AVC chronique à court terme et à 6 mois de suivi. Une évaluation préliminaire de l'efficacité de l'intervention pour améliorer l'activité et la participation à court terme est également effectuée. De plus, l'étude vise à vérifier si certaines mesures instrumentales (utilisant la cinématique, l'EMG et l'EEG) peuvent aider à mieux comprendre les mécanismes conduisant à l'amélioration de la capacité motrice suite à l'intervention robotique et peuvent être utilisées pour prédire la récupération fonctionnelle.

POPULATION ET CONCEPTION DE L'ÉTUDE Dans cette étude de cohorte, un échantillon de convenance de 20 patients présentant une insuffisance légère à sévère des membres supérieurs (scores de Fugl-Meyer des membres supérieurs au départ : 11/66 à 61/66 points) 6 mois ou plus après l'AVC seront inscrits. L'étude est en 2 phases. Un essai pilote, impliquant 10 patients, visera à vérifier l'efficacité à court terme de l'intervention robotique dans la réduction de la déficience motrice. Si les résultats sont positifs, l'étude sera poursuivie et la taille de l'échantillon sera calculée sur une base statistique à partir des résultats préliminaires. Le deuxième essai vise à améliorer le nombre de patients et à vérifier si les améliorations fonctionnelles se traduisent par une amélioration de l'activité et de la participation.

INTERVENTION L'intervention est administrée par un thérapeute de recherche qualifié via un robot effecteur (Pa10-7, Mitsubishi, Japon), qui a été personnalisé pour assister les mouvements fonctionnels multi-articulaires 3D contre la gravité effectués à une vitesse physiologique. Le robot permet l'exécution des deux mouvements d'atteinte, qui dans la vie quotidienne sont utilisés pour interagir avec l'environnement (par ex. atteindre, saisir et manipuler des objets) et les mouvements qui se déroulent dans l'espace péripersonnel.

Le protocole d'intervention, identique dans les 2 phases de l'étude, consiste en l'exécution de deux mouvements fonctionnels, à savoir le Reaching Movement (RM) contre la gravité et le Hand-to-Mouth Movement (HtMM) :

1. en commençant par la poignée du robot juste au-dessus de la cuisse, le RM assisté consiste en des mouvements composés de flexion de l'épaule et d'extension du coude jusqu'à atteindre 90 degrés de flexion de l'épaule et le coude complètement étendu ;
2. en partant du manche du robot juste au-dessus de la cuisse, le HtMM assisté consiste à fléchir le coude (et l'épaule) pour positionner le manche-robot devant la bouche. Surtout, la poignée est libre de tourner et, par conséquent, le patient doit activement (rotation interne/externe du poignet) la mettre dans la bonne position, c'est-à-dire avec son extrémité pointant vers la bouche.

Les trajectoires et les vitesses des poignées du robot sont personnalisées en fonction des mesures anthropométriques et des capacités fonctionnelles résiduelles de chaque patient.

Chaque session consiste en 20 minutes de RM assisté par robot et 20 minutes de HtMM assisté par robot. Les mouvements sont entièrement assistés (la poignée du robot se déplace le long de la trajectoire avec une loi de mouvement prédéfinie indépendamment des forces exercées par le patient sur la poignée) mais le patient est explicitement invité à participer en essayant de suivre (légèrement anticiper) la poignée en mouvement. Rappelant que les deux mouvements sont contre la gravité, afin de ne pas se fatiguer, il est demandé au patient de changer le niveau d'engagement tous les 5 mouvements en alternant détente pendant le mouvement et participation active.

La rééducation consiste en une intervention d'1 mois, 3 séances par semaine réalisées les lundi, mercredi et vendredi, pour un total de 12 séances.

ÉVALUATION CLINIQUE Les patients sont testés cliniquement au départ (T0), juste après l'intervention (T1) et à 6 mois ou plus après l'intervention (T2). Un physiothérapeute qualifié, le même pour tous les patients, effectue toutes les évaluations des résultats (prétraitement ainsi que post-traitement et suivi) sous la supervision du médecin référent du patient, qui peut vérifier les résultats des tests cliniques même en consultant les vidéos des patients. Pour minimiser les biais lors de l'évaluation post-traitement, il ne peut pas avoir accès et visualiser les résultats des séances précédentes.

La principale mesure de résultat est le sous-domaine de la fonction motrice des membres supérieurs (sections A à D) de la FMA, qui comprenait 33 éléments, chacun noté sur une échelle ordinale de 0, 1, 2 points. La plage de ce score d'échelle, ci-après dénommée évaluation de Fugl-Meyer du membre supérieur (UE-FMA), va de 0 (aucune fonction) à 66 (fonction normale).

Les critères de jugement secondaires sont le Wolf Motor Function Test (WMFT) et le (MAL), qui ne sont administrés aux patients que lors de l'essai final. Le WMFT se compose de 15 tâches (mouvements mono ou multi-articulaires chronométrés et tâches fonctionnelles). L'exécution de chaque tâche est chronométrée (WMFT TIME) et notée à l'aide d'une échelle de capacité fonctionnelle à 6 points (WMFT FAS).

Le MAL est un entretien semi-structuré, qui évalue la qualité du mouvement (QOM) et la quantité d'utilisation (AOU) que le patient fait du membre affecté dans 30 activités de la vie quotidienne.

Les tests suivants sont en outre effectués : 1) L'échelle de force musculaire (MRC) du Conseil de la recherche médicale est utilisée pour évaluer la force musculaire (articulation) de trois mouvements ciblés : abduction de l'épaule, extension du coude et extension des doigts. MRC est une échelle de 15 points (5 points pour chaque élément); 2) L'échelle d'Ashworth modifiée (MAS) est utilisée pour évaluer la spasticité. Chaque mouvement testé reçoit un score de 0 à 5 (0 pas de spasticité, 1 légère augmentation du tonus musculaire à la fin du mouvement, 2 légère augmentation du tonus musculaire jusqu'à la moitié de la ROM, 3 augmentation plus marquée du tonus musculaire sur la majeure partie de la ROM , 4 augmentation considérable du tonus musculaire, 5 partie affectée rigide en flexion ou en extension. Les mouvements testés étaient : l'extension du poignet, l'extension du coude et l'abduction de l'épaule, pour un total de 15 points (négatifs). 3) L'échelle d'impression clinique globale de gravité et d'amélioration est utilisée pour évaluer : (a) la gravité de la psychopathologie de 1 à 7 et (b) le changement depuis le début du traitement sur une échelle similaire en sept points. 4) Le test Draw a Person pour évaluer la conscience corporelle du patient et, enfin, 5) Le Nasa-Task Load Index est utilisé pour évaluer la charge physique et mentale du patient pendant l'intervention.

ÉVALUATION INSTRUMENTALE Les évaluations instrumentales énumérées ci-après sont effectuées au départ (T0), juste après l'intervention (T1) et à 6 mois ou plus après l'intervention (T2). Les acquisitions sont effectuées pendant les mouvements d'atteinte et de main-à-bouche assistés et non assistés par le robot effectués avec le membre le plus affecté et les mouvements non assistés effectués avec le membre le moins affecté.

1. cinématique des membres supérieurs (6 TVc, Smart-D, BTS Bioingénierie, Italie) et EMG de surface dynamique (le trapèze supérieur, les deltoïdes antérieur, moyen et postérieur, le triceps brachial chef latéral, le biceps chef long et les muscles brachio-radiaux ; FreeEMG 300, BTS Bioingénierie, Italie). L'amplitude des mouvements, les vitesses, le jerk normalisé et le coefficient de périodicité sont calculés selon la méthode publiée par Caimmi en 2008.
2. Les signaux EEG sont enregistrés à l'aide d'un capuchon fournissant 64 électrodes positionnées selon le système international 10/10 ; L'activité EMG est enregistrée simultanément à partir de paires d'électrodes de surface Ag/AgCl placées bilatéralement à 2-3 cm d'intervalle sur le deltoïde antérieur et les muscles triceps pendant l'atteinte, et les biceps et les muscles brachioradiaux pendant le mouvement main-bouche. Les données EEG et EMG sont acquises à l'aide d'un système Neuroscan à une fréquence d'échantillonnage de 512 Hz (filtres passe-bande : 1-200 Hz). Une analyse de désynchronisation/synchronisation liée à l'événement (ERD/ERS) est effectuée pour quantifier le changement de puissance lié au mouvement de l'activité oscillatoire EEG dans les bandes alpha et bêta sur les zones prémotrices et sensorimotrices primaires.

ANALYSE DES DONNÉES Sur la base des résultats des mesures de résultats primaires de l'essai pilote, la taille de l'échantillon de l'étude sera calculée à l'aide du logiciel gratuit G*Power 3.1.9.2, programme général d'analyse de puissance statistique. Les comparaisons de données entre différentes sessions sont effectuées avec le test de rang signé de Wilcoxon, en considérant la valeur de signification à 0,05. La régression linéaire et la corrélation de Pearson sont utilisées pour évaluer la relation entre l'amélioration de l'UE-FMA et 1) l'âge des patients. 2) le temps depuis la course, et 3) les grandeurs cinématiques calculées. L'analyse statistique est effectuée à l'aide de WinSTAT® pour Microsoft® ver.2012.1.0.94.