Hibanövelő motoros tanulási tréning megközelítés stroke-os betegeknél

A felső végtag mozgásának helyreállítása stroke után nem teljes. A stroke a hosszú távú szenzomotoros fogyatékosság egyik vezető oka, beleértve a felső végtag (UL) funkciójának tartós hiányát. Az UL gyógyulás javításának megértése tudományos, klinikai és betegek számára kiemelt fontosságú. Mégis, annak ellenére, hogy számos tanulmány próbálja azonosítani a leghatékonyabb rehabilitációs beavatkozásokat a motoros tanulás és az idegi plaszticitás megalapozott elvei alapján, a stroke utáni UL helyreállítás továbbra sem teljes. Valójában még a terápia mellett is az UL szenzomotoros hiánya a stroke-túlélők nagy részében (akár 62%-nál) több mint 6 hónapig fennáll, ami magas társadalmi-gazdasági terhet jelent.

MOTOROS ELLENŐRZÉSI ZAVAROK: A stroke utáni mögöttes kontrollhiány következménye a hemiparézis, amelyet az agonista izmok toborzási képességének csökkenése, nem kívánt/nem megfelelő izomaktiváció (azaz görcsösség, agonista és antagonista izom-összehúzódás), abnormális izomaktiválási időzítés jellemez, gyengeség és az izomrostok tulajdonságai megváltoznak. Ez az ízületi mozgások elkülönítésének és a különböző ízületek megfelelő kombinálásának képességének hiányához vezet a feladattal kapcsolatos funkciók végrehajtásához. Jelentős bizonyítékokat gyűjtöttünk fel, amelyek arra utalnak, hogy a mozgáshiány és a görcsösség közös kontrollhiánnyal jár a nyújtási reflex és más proprioceptív reflexek térbeli küszöbének (ST) specifikációjában és szabályozásában. Az ST-k inkább a térbeli (szögletes), mintsem az időbeli (latencia) tartományban fejeződnek ki. Az ST szabályozás egy jól bevált mechanizmus a nyújtási reflexek szabályozására állatoknál, illetve a reflexek és mozgások szabályozására embereknél.

ST DEFINÍCIÓ ÉS MŰKÖDÉSI MECHANIZMUSOK: A térbeli küszöb (Stial threshold, ST) az az ízületi szög, amelynél az izmok elkezdenek képződni, és a testtartási reflexek és más reflexek működésbe lépnek. Az ST eltolásával az agy új végtag- vagy testhelyzetbe állítja vissza a testtartás-stabilizáló mechanizmusokat. Ezek a mechanizmusok együttesen szabályozzák az ST-t a több izomrendszerben a test konfigurációjának és a feladat igényeinek megfelelően. A stroke az ST szabályozás hiányát eredményezi. A központi idegrendszer (CNS) sérülései, amelyek befolyásolják az ereszkedő és a gerincvelő mechanizmusokat, valamint az intrinzik az ST szabályozás korlátaihoz vezetnek. Ennek eredményeként a passzív vagy aktív mozgások, amelyek túllépik a szögküszöböt, az ST-t (spaszticitási tartomány), abnormális reflexizom aktivációt váltanak ki. Az ST sebességfüggő, csökkenti a stroke-betegek aktív kontrolltartományát és gyorsabb mozgási képességét.

BEAVATKOZÁSI MEGKÖZELÍTÉS: Megközelítésünk célja, hogy növelje a könyök mozgásának reflexmentes tartományát a stroke során. A könyök mozgásának új terheléshez való alkalmazkodása (azaz a hibák kijavításának képessége) a krónikus stroke-ban szenvedő betegeknél lényegesen javult, ha a mozgást az aktív kontroll tartományon belül végezték (ahol a spaszticitás nem befolyásolta az izomösszehúzódást), összehasonlítva a reflexmentes állapottal tartomány nem került meghatározásra. Ennek megfelelően a motoros tanulás lehetősége javítható, ha figyelembe vesszük a károsodott könyökmozgás tartományát a megfelelően megtervezett kísérletekben. A kóros izomaktivációs mintákkal és egyéb kompenzációkkal (rossz plaszticitás) végzett mozgások kiváltásának elkerülése érdekében az edzésprogramokat az egyén mozgási kapacitásához igazítják, és olyan megközelítéseket tartalmaznak, amelyek számszerűsítik és kiterjesztik az ízületi tartományt a tipikus izomaktivációs mintákkal. Ebben a javaslatban egy robotot és egy új VR-tanulási felületet fogunk használni, hogy manipuláljuk a könyökök irányított mozgásának képességét, ami gyakori károsodás a közepesen súlyos vagy súlyos stroke-ban szenvedő betegeknél. A javasolt személyre szabott edzési megközelítés arra összpontosít, hogy konkrét visszajelzést adjon az egyén ST szabályozási tartományának növelése érdekében.

ERROR AUGMENTATION FEEDBACK (EA): Error Augmentation feedback lesz felhasználva a könyök aktív vezérlési ST zónájának növelésére. Az EA belső hibavezérelt tanulást alkalmaz, hogy javítsa a központi idegrendszer azon képességét, hogy kihasználja a kinematikai redundancia előnyeit, és értelmes motoros feladatmegoldásokat találjon. Pontosabban, az alanyok olyan visszajelzést kapnak, amely fokozza motorikus hibáikat. Kimutatták, hogy a hibajelek manipulálása serkenti az UL szenzomotoros javulását mind az egészséges, mind a stroke alanyoknál, és nagyobb tanulási előnyökkel jár, ha nagyobb a hiba. Az EA visszacsatolása az aktív könyökvezérlési tartomány dinamikus újratervezésére szolgál. A könyökszögre vonatkozó vizuális visszajelzés módosul, hogy úgy tűnjön, mintha a könyök kevésbé mozogna, mint a valóságban. Így amikor a tényleges könyök elmozdul, az alany úgy érzékeli, hogy a könyök kevesebbet mozdult, és a könyök további kinyújtásával próbálja kijavítani a hibát. Az aktív vezérlési tartomány kibővül azzal, hogy az alanyok ST-tartományuk közelében vagy éppen annak határán dolgoznak. Az észlelés/cselekvés kapcsolat újrafeltérképezése akkor következik be, amikor az afferens visszacsatolás nagyobb könyökszöggel társul. Tekintettel a hibáknak a motoros tanulásban betöltött kulcsszerepére, a teljesítményhiba mesterséges növelése az EA-n keresztül növeli az egyes egyének aktív vezérlési tartományát, és gyorsabb tanulást eredményez.

A REHABILITÁCIÓRA VONATKOZÓ HATÁS: Az eredmények olyan ismereteket építenek, amelyek útmutatást adnak a klinikusoknak és pácienseiknek az UL funkcionális helyreállításához szükséges legjobb képzési típus meghatározásában – ez a mindennapi életbe való visszailleszkedés alapvető eleme. Az eredmények a klinikai gyakorlat paradigmaváltását is támogathatják, és arra ösztönzik a rehabilitációs szakembereket, hogy fontolják meg a személyre szabott beavatkozási lehetőségeket az eredmények javítása érdekében. A terápiás lehetőségek bővülése szintén hozzájárulhat a személyre szabott, a páciens speciális igényeihez igazított ellátáshoz, és jobb funkcionális eredményekhez vezethet.

1. cél – Határozza meg a személyre szabott gyakorlatok hatékonyságát az EA segítségével, hogy kibővítse az aktív könyökszabályozás tartományát a stroke utáni alanyoknál. 1. hipotézis: A könyök mozgási hibáira vonatkozó belső visszacsatolás az izomszintű kontrollmechanizmusok dinamikus újratérképezéséhez vezet, és javítja az aktív könyökízületi mozgások tartományát. 2. hipotézis: Az EA-val gyakorló alanyok képesek lesznek a könyökízület nagyobb tartományát beépíteni a funkcionálisan elérő mozgásokba, ami a jobb klinikai eredményekben is tükröződik.

2. cél – Határozza meg az intenzív testmozgás páciens-specifikus optimális adagját a karmotoros helyreállítás maximalizálása érdekében. 3. hipotézis: A megnövelt edzési dózis jobb kinematikai és klinikai eredményekhez, valamint jobb motoros tanuláshoz vezet.

3. célkitűzés – A CST-károsodás mértékének az UL felépüléshez való viszonyítása kinematikai és klinikai mérések alapján. 4. hipotézis: A nagyobb CST-károsodás a gyengébb motoros tanulással és a klinikai kimenetelekkel lesz összefüggésben.

Két csoport, edzés időtartama,

A KÉPZÉS IDŐTARTAMA: 54 alany ~30 percet hajt végre, hogy elérje a célt az érintett karjával. Az intenzitás szabályozása érdekében a gyakorlatot meghosszabbítják a 138 eléréshez szükséges időre, 6-10 másodperccel az elérések között. Az edzéseket hetente 3 alkalommal kell elvégezni 9 héten keresztül (azaz 27 alkalom, 810 perc, 3726 próba) – ez a Stroke Recovery & Rehabilitation Kerekasztal ajánlása szerint nagy intenzitású gyakorlatnak minősül. Kinematikai és klinikai mérésekre kerül sor (PRE), 3 (POST3), 6 (POST6) és 9 hét (POST9), valamint 4 hetes követés után (FOLL-UP).

MINTA MÉRETE: Az elsődleges kimeneti mérőszám (ST) minimális klinikailag fontos különbségét (MCID) használták a minta méretének kiszámításához. Az ST MCID-jét 18,07°-nak határoztuk meg horgonyalapú módszerrel (FMA változása> MCID 5,25). Figyelembe véve az 5%-os α szintet és a 95%-os teljesítményt (effektus mérete = 1,39) a különbségek kimutatásához vegyes modell ANOVA (G*Power 3.1.9.4) segítségével, a minimális mintanagyság 21/csoport. A minta méretét csoportonként 27-re növelték, figyelembe véve a 25%-os lemorzsolódási arányt, tekintettel arra, hogy egy 54 főből álló végső kohorsz esetében több képzésen/értékelési ülésen kellett részt venni.

STATISZTIKAI ELEMZÉS: A motoros viselkedés változásait a kezdeti klinikai állapothoz (PRE) és a kezelés utáni változásokhoz (POST) 3 időpontban (POST1, POST2, POST3) és a nyomon követéskor (FOLL-UP) viszonyítjuk. A statisztikai megközelítések a kezelési szándék elemzésén alapulnak. A leíró/eloszlási elemzés kiemeli a fő demográfiai és klinikai jellemzőket, valamint a csoportok közötti különbségek ellenőrzését az alapvonal prognosztikai mutatóiban. Az Obj. Az 1-3. ábrákon ismételt mérésű vegyes modell ANOVA-t fogunk használni az elsődleges és másodlagos eredményekhez, ahol a modell tartalmaz egy alanyok közötti faktort – 2 szintű csoportot (EA, nincs EA) és egy alanyon belüli faktort – időt (5 szint). , normalizált változási pontszámok (azaz POST-PRE/PRE; FOLL-UP-PRE/PRE) használatával. Az elsődleges és másodlagos kimenetelekben bekövetkezett változásokat akkor tekintjük szignifikánsnak, ha 95%-os konfidenciaintervallumuk (CI) meghaladja az egyes mérőszámok MCID-jét. A %CST sérülés mint potenciális zavaró tényező ellenőrzése érdekében párhuzamos ANCOVA-t fogunk futtatni a %CST kovariáns használatával. Ez növeli a statisztikai teljesítményt, és kiigazítja az alapvonalbeli csoportkülönbségeket, megbecsülve az elsődleges eredmények elfogulatlan különbségét. Ezt a vizsgálati tervet a korábbi RCT-nkban alkalmaztuk. Az aktív kar munkaterülete esetén a jelentőségét a PRE-teszt terület >10%-os változása jelzi, a TSRT legalább 18°-os növekedése alapján. A könyök mozgástartományában a szignifikáns változás a teszt előtti tartomány 15%-a. A másodlagos eredményekhez az MCID értékeket használják, ha ismertek. Azon méréseknél, amelyeknél nem ismertek az MCID-k, minimálisan szignifikáns változást a teszt előtti érték >15%-ának tekintünk. Az összevont adatokon végzett többszörös lineáris regressziós elemzés azonosítja a különböző szintű kezdeti klinikai károsodást (%CST sérülés) szenvedő alanyok és az elsődleges és másodlagos kimenetel mérései közötti kapcsolatokat. Minden elemzés a szexet zavaró tényezőnek tekinti. Míg a férfiaknál magasabb az életkorral kiigazított stroke incidenciája, a nőknél súlyosabb a stroke, és magasabb a rövid távú halálozás. A szex terápiás beavatkozásokra gyakorolt ​​hatásának jobb megértése jobb stroke-kezelést eredményezhet. Minden modell esetében a maradék diagramokat megvizsgáljuk a linearitás, a normalitás és a homoszkedaszticitás ellenőrzésére. A kolinearitást a tolerancia, az infláció változása és a sajátértékek alapján kell értékelni. A részleges korrelációt és a standardizált (béta) együtthatókat megvizsgáljuk annak bemutatására, hogy a többszörös regressziós modellekben mely magyarázó változóknak van nagyobb hatása a függő változóra. Minden egyes eredmény esetében a variabilitást 95%-os CI-k alapján becsülik meg. A hiányzó adatokat a rendszer ellenőrzi, hogy vannak-e nem véletlenszerű minták.

PRÓBAMENEDZSMENT: A napi próbakezelés az irányítóbizottság (Levin, Archambault, Piscitelli) feladata lesz. A véletlenszerűsítést Levin végzi. A próbakoordinációt és az adatkezelést a Piscitelli végzi. A csapat kiegészítő szakértelemmel rendelkezik, amely közvetlenül kapcsolódik a javaslathoz, és kiterjedt tapasztalattal rendelkezik a stroke-kutatás terén. Egy korábbi páciens (GG), aki részt vett korábbi vizsgálatainkban, segít felmérni a technológia és a protokoll megvalósíthatóságát és elfogadhatóságát, beleértve a klinikai és kinematikai teszteket is. Piscitelli koordinálja a tárgyalást, segít felügyelni a diákokat, és gondoskodik a napi irányításról. A Prevost (klinikai kutatási koordinátor) a CRIR-en belül 3 központból toboroz és értékel betegeket. Levin és Wien a képalkotás, Feldman pedig a motorvezérlés terén jártassággal rendelkezik. Wein Stroke Neurológus az MNI-n, ahol számos RCT-t végzett. Trivino (fizioterapeuta) számos klinikai kutatási projektben vett részt a JRH-ban, ahol a stroke-os betegek technológiával támogatott rehabilitációját alkalmazták. Berman (rehabilitációs mérnök) tervezte a robot/VR beavatkozást, és Levinnel együtt végezte el a kezdeti megvalósíthatósági tanulmányokat. Az eredményeket terjesztjük a CRIR-hez kapcsolódó kórházak stroke-csoportjai számára, előadásokon keresztül, és megvitatjuk az UL mérésével és kezelésével kapcsolatos problémákat. A diagnosztikai képalkotó eszközöket és a motorvezérlési ismereteket megosztják a kutatókkal, a klinikusokkal és a betegekkel. A kifejlesztett technológia klinikai környezetbe való beépítésének megvalósíthatóságát Trivino és Wein klinikusok és GG pácienssel együtt értékelik.