Mobilizzazione robotica del braccio emiparetico con stimolazione elettrica non invasiva (hARMonies)

La teoria generale della competizione interemisferica inibitoria ipotizza che, in condizioni fisiologiche, i due emisferi cerebrali si trovino in uno stato di equilibrata inibizione reciproca. Di conseguenza, alcuni studi elettrofisiologici e di imaging funzionale hanno dimostrato che un ictus con coinvolgimento della funzione motoria porta a una ridotta eccitabilità nell'emisfero interessato M1 e ad un aumento dell'eccitabilità di M1 controlaterale. L'ictus quindi potrebbe compromettere l'equilibrio interemisferico, portando a una ridotta inibizione dell'emisfero controlesionale da parte dell'emisfero ipsilesionale e, a sua volta, a una maggiore inibizione dell'emisfero ipsilesionale da parte dell'emisfero controlesionale.

Questo squilibrio nell'eccitabilità degli emisferi cerebrali tende a diminuire con il recupero funzionale nei primi mesi dopo l'ictus, in proporzione al recupero funzionale delle strutture omolaterali.

In alternativa, la permanenza dell'iperattivazione dell'emisfero sano nella fase cronica dopo l'ictus è solitamente indice di scarso recupero funzionale ed è correlata con un maggior danno strutturale del tratto corticospinale ipsilesionale e delle fibre transcallosali, sebbene alcuni studi abbiano suggerito un ruolo vicario dell'emisfero sano.

Recentemente, alcuni autori hanno proposto un modello di recupero bimodale basato sulla riserva strutturale, per il quale il modello vicario sarebbe valido solo per i pazienti con scarse riserve strutturali (e quindi danno più esteso), mentre il modello della competizione interemisferica sarebbe valido per i pazienti con maggiori riserve strutturali.

Alla luce di questi dati, è ipotizzabile che procedure volte a favorire il ristabilimento di un normale equilibrio nell'interazione interemisferica possano facilitare il recupero della funzione motoria dell'arto paretico, almeno in pazienti con adeguate riserve strutturali.

La stimolazione transcranica con corrente continua (tDCS) è una tecnica di stimolazione cerebrale non invasiva che utilizza corrente elettrica di bassa intensità a voltaggio costante e durata variabile in grado di modulare l'eccitabilità corticale in modo efficiente, duraturo (con effetti che iniziano durante la stimolazione e che durano per un poche ore dal termine della stimolazione) e con sicurezza nei soggetti sani: inoltre è in grado di produrre variazioni di eccitabilità in entrambe le direzioni (es. verso un aumento e verso una sua riduzione) in funzione del posizionamento degli elettrodi sul cuoio capelluto.

Nello specifico, la t-DCS sembra indurre fenomeni di metaplasticità, cioè una modulazione dipendente dalla polarità della risposta a successivi protocolli di potenziamento sinaptico. Considerando questi risultati e le conclusioni di una recente meta-analisi, sembra opportuno esporre un paziente a t-DCS immediatamente prima o nella fase iniziale dell'intervento volto a promuovere la plasticità sinaptica, come le tecniche di neuro-riabilitazione.

Accanto alle tradizionali tecniche di fisioterapia, negli ultimi vent'anni molti gruppi di ricerca in tutto il mondo hanno iniziato a sviluppare robot a supporto dei trattamenti fisici.

Una rassegna sugli studi clinici di terapia fisica mediata da robot mostra come questa innovativa tecnica riabilitativa sia efficace sia nei pazienti con ictus acuto che cronico, sebbene non sia dimostrata la sua superiorità rispetto ai metodi riabilitativi tradizionali.

In questo studio, i ricercatori utilizzeranno un esoscheletro robotico che consente interventi mirati su compiti specifici nelle tre dimensioni spaziali; questo robot, commercializzato con il nome Armeo Power® (Hocoma AG, Svizzera), è uno dei più avanzati dispositivi per la riabilitazione dell'arto superiore. L'efficacia di questo strumento è stata dimostrata in un recente studio multicentrico su pazienti con ictus cronico con deficit motorio dell'arto superiore moderato-severo.

Lo scopo di questo studio è valutare i benefici derivanti dalla combinazione di doppia t-DCS (eccitazione ipsilesionale e inibizione controlesionale) e terapia robotica con Armeo Power® nel trattamento di pazienti con ictus cronico con paralisi degli arti superiori.

Questo studio è uno studio controllato randomizzato in doppio cieco in cui i pazienti con ictus cronico con paresi degli arti superiori sottoposti a trattamento robotico con Armeo Power® saranno randomizzati a tDCS doppia concomitante (eccitatoria sul lato leso e inibitoria sul lato sano) o sham tDCS.

Tutti i pazienti saranno sottoposti a una prima valutazione prima di iniziare il trattamento (tra 30 e 15 giorni prima dell'inizio) dove verrà compilato un modulo con la storia clinica ei dati anagrafici e verrà firmato il consenso informato.

Una volta idoneo, il paziente sarà sottoposto ad una prima valutazione clinica mediante scale validate, una valutazione cinematica della performance motoria dell'arto superiore con ArmeoPower® e una valutazione neurofisiologica.

Al termine della valutazione, ogni paziente verrà assegnato attraverso un sistema randomizzato a uno dei due gruppi di studio:

• Gruppo A: trattamento robotico con Armeo Power® associato a REAL dual tDCS (anodico su emisfero leso, catodico su emisfero sano) - 40 pazienti
• Gruppo B: trattamento robotico con Armeo Power® associato a SHAM dual tDCS - 40 pazienti

Immediatamente prima dell'inizio del trattamento (tempo T-1), ogni partecipante eseguirà una seconda valutazione clinica e una valutazione cinematica e inizierà il trattamento lo stesso giorno nella palestra del Dipartimento Privato della Fondazione Santa Lucia.

Il dispositivo ArmeoPower® è un esoscheletro robotico per la riabilitazione dell'arto superiore in grado di consentire ai pazienti l'esecuzione di movimenti dei segmenti prossimali (movimenti spalla-gomito) e distali (movimenti del polso) dell'arto superiore.

Una volta adattate le braccia del robot all'arto superiore del paziente, l'esoscheletro viene montato e predisposto per definire le aree di azione ei volumi di esplorazione.

All'inizio di ogni sessione, l'esoscheletro ArmeoPower® verrà montato in base alle impostazioni memorizzate dei pazienti, il che richiede circa 10 minuti.

Una volta montato, procederà alla stimolazione tDCS reale o fittizia, a seconda del gruppo di appartenenza del paziente.

I partecipanti al gruppo A eseguiranno la vera doppia stimolazione tDCS immediatamente prima di ogni sessione del trattamento robotico, mentre i pazienti del gruppo B eseguiranno il trattamento con piattaforma robotica con la stessa intensità e durata del gruppo A ma preceduto da una finta doppia stimolazione tDCS.

La vera doppia stimolazione tDCS richiede l'applicazione dell'anodo sulla corteccia motoria lesa (M1) e del catodo sulla corteccia motoria sana (M1), in modo da eseguire simultaneamente una soppressione dell'eccitabilità dell'emisfero sano e un'attivazione della corteccia ischemica.

La corteccia motoria verrà stimolata contemporaneamente ad un'intensità pari a 1-2 mA e per una durata massima di 20 minuti. Sham dual t-DCS richiede l'applicazione degli elettrodi nelle stesse posizioni e per la stessa durata, ma senza l'erogazione di stimolazione elettrica.

Il trattamento di riabilitazione robotica verrà avviato immediatamente dopo la fine della stimolazione e il trattamento vero e proprio durerà 30 minuti. Il robot è in grado di alleggerire il peso del braccio e di assistere il paziente durante l'esecuzione motoria. Il paziente vede su un monitor i bersagli su cui muovere l'effettore ed esegue il movimento attraverso l'assistenza attiva del robot, che compensa i deficit motori del paziente. Esercizi basati su videogiochi ed esercizi di allenamento funzionale delle attività della vita quotidiana vengono svolti con feedback visivo, acustico e prestazionale. Durante le sedute è sempre presente un fisioterapista con specifico attestato di formazione, con rapporto 1:1 con i pazienti.

Ogni paziente eseguirà 5 sedute settimanali per due settimane consecutive, dopodiché verranno effettuate le valutazioni cliniche, cinematiche e neurofisiologiche attese al T0; il paziente sarà poi rivalutato in follow-up ad un mese (T1) ea 3 mesi dalla fine del trattamento (T2), con valutazioni cliniche e cinematiche.

I dati saranno analizzati utilizzando la statistica parametrica se appariranno normalmente distribuiti (basati sul test di Kolgomorov-Smirnov con correzione di Lilliefors), in particolare applicando un modello misto di analisi della varianza a due vie (con un fattore intra e inter fattore tra i soggetti ). Se i dati non appariranno distribuiti normalmente, saranno analizzati utilizzando l'analisi di Friedman per le variazioni intra-soggetto, e l'u-test di Mann-Whitney per le variazioni tra i due gruppi. Il livello di significatività sarà fissato a 0.05 per tutte le analisi, ad eccezione del post-hoc a cui viene applicata la correzione di Bonferroni.

Saranno rispettate le linee guida per l'uso sicuro della stimolazione cerebrale non invasiva (Wassermann, 1998); i partecipanti dovrebbero essere in grado di firmare un consenso informato.

Non sono riportati in letteratura eventi avversi o controindicazioni all'uso della piattaforma robotica ArmeoPower®, ad eccezione dei pazienti con gravi deformità dell'arto superiore paretico, che sono esclusi da questo studio. I dati sui pazienti saranno anonimi e conservati con protezione tramite password. Non ci saranno campioni di materiale biologico, consegna di farmaci, volontari sani o animali.