Inibizione del nervo elettrico transcutaneo mediante corrente alternata a media frequenza (tMFAEC)

1. PREMESSA E MOTIVAZIONE

I pazienti che soffrono di disturbi neurologici spesso sperimentano attività sensomotorie indesiderate, ad es. ipersensibilizzazione, spasticità e iper- e distonia. Per superare queste disabilità, vari interventi terapeutici, ad es. vengono implementati farmaci orali, iniezioni di neurotossina botulinica, anestetici locali, stimolazione elettrica transcutanea e interventi chirurgici. Tuttavia, questi spesso non offrono soluzioni permanenti. La stimolazione elettrica con correnti elettriche alternate a media frequenza (MFAEC; 2-50 kHz) può inibire le attività dei nervi motori periferici e la produzione di forza, se impiantata direttamente sopra il nervo periferico di interesse. La somministrazione di correnti elettriche alternate transcutanee a media frequenza (tMFAEC), cioè la somministrazione di correnti elettriche attraverso la pelle, potrebbe offrire un'alternativa meno invasiva. Teoricamente, la somministrazione di tMFAEC sul nervo sensoriale può anche provocare un blocco nervoso parziale o completo (reversibile), fungendo così da anestesia per eseguire procedure chirurgiche o dolorose. Un promettente studio preclinico di Kim et al.1 ha già dimostrato che la stimolazione tMFAEC a 10 kHz può inibire parzialmente sia la percezione sensoriale che l'attività motoria.

1. OBIETTIVO E IPOTESI

   Lo scopo principale di questo studio è quello di confermare i precedenti risultati in letteratura.

   Si ipotizza che la stimolazione tMFAEC sul nervo mediano distale:

   • Ridurre la percezione sensoriale nell'indice e nel medio
   • Inibire la produzione di forza da parte dell'indice e del medio

2. MISURE DI ESITO 2.1 Misura primaria di esito

   Valutazione della percezione sensoriale periferica e della produzione di forza nell'indice e nel medio quando tMFAEC viene applicato con un'intensità di corrente fissa di 31,5 mA a una frequenza di 10 kHz al nervo mediano distale. La percezione sensoriale periferica sarà misurata con l'esame del monofilamento di Semmes-Weinstein e l'algometria della pressione che misura rispettivamente la sensazione tattile e la pressione. La valutazione della produzione di forza sarà misurata con un dinamometro portatile elettronico (CompuFet 2).

   2.2 Misure di esito secondarie I. Conferma della sicurezza del partecipante di tMFAEC determinando la capacità massima tollerabile per un partecipante. La determinazione viene valutata aumentando gradualmente il tMFAEC alla soglia del dolore individuale con un'intensità di corrente massima di 35 mA.

   II. Valutazione dell'effetto di una frequenza diversa, cioè 2 kHz con un'intensità di corrente fissa di 31,5 mA sul livello di inibizione sensomotoria.

   III. Valutazione dell'effetto di due elettrodi sostanzialmente differenti (es. PALS Platinum Electrodes 50x50mm e 3M™ Red Dot™ Elektrode foam base klevende gel, 2228) a livello di inibizione sensomotoria.

   IV. Valutazione del livello di impedenza in relazione alla frequenza ed effetto dell'impedenza sul livello di inibizione sensomotoria.

   V. Valutazione dell'effetto della profondità del nervo mediano a livello della metà dell'avambraccio sul piano dell'inibizione sensomotoria.

3. PROCEDURA DI STUDIO E MISURE

Innanzitutto, la posizione e la profondità (in mm) del nervo mediano saranno identificate utilizzando un ecografo Sono Site Xporte con un trasduttore lineare ad alta frequenza HFL38 (15-6MHz). La pelle sopra il nervo mediano verrà pulita con etere. L'elettrodo 1 verrà posizionato sulla pelle sovrastante il nervo mediano vicino al legamento trasverso del carpo. L'elettrodo 2 verrà posizionato 7 cm sopra l'elettrodo 1, proprio sopra il decorso del nervo mediano nell'avambraccio (identificato con gli ultrasuoni). Il posizionamento degli elettrodi sarà leggermente regolato se la stimolazione MFAC ha indotto una contrazione muscolare indesiderata secondaria alla stimolazione diretta della giunzione neuromuscolare o all'attivazione asincrona del nervo. Ad esempio, se la stimolazione provoca la contrazione del muscolo tenar, la posizione degli elettrodi verrà spostata leggermente (circa 0,5 cm) verso il lato ulnare o prossimale.

Successivamente, i partecipanti saranno fatti sedere su una sedia e le loro braccia saranno posizionate su un tavolo di prova. L'altezza della sedia sarà regolata in modo tale che i partecipanti possano appoggiare le braccia sul tavolo con entrambe le spalle a circa 35° di abduzione e 45° di flessione e i gomiti a circa 45° di flessione. Verrà utilizzata una tavola rigida di Styrofoam™ per sostenere sia i polsi che gli avambracci.

Per applicare la stimolazione tMFAEC attraverso elettrodi di superficie (PALS Platinum Electrodes 50x50mm e 3M™ Red Dot™ Elektrode foam base klevende gel, 2228) e per misurare il livello di impedenza, utilizzeremo il seguente dispositivo:

● Stimolatore a corrente costante bipolare isolato DS5

Per creare una corrente alternata bifasica, costante e non modulata di 10 kHz, generiamo la forma d'onda su un generatore di segnali e la consegniamo all'ingresso DS5.

Esame del monofilamento di Semmes-Weinstein e algometria della pressione:

Questi test saranno eseguiti al basale e al 100% dell'intensità di corrente sia nel gruppo di stimolazione a 2 kHz che a 10 kHz.

Sensazione tattile - Verrà utilizzato un set di 20 monofilamenti di nylon, classificati in base al diametro del monofilamento. Ogni monofilamento verrà pressato sulla pelle, iniziando dal diametro più piccolo per ottenere un metodo ascendente di test di soglia. Tutti i monofilamenti verranno tenuti a contatto con la pelle finché non si piega (creando una "lettera C"), quindi verranno rimossi dopo 1 secondo. Durante questo test, a tutti i partecipanti verrà chiesto di chiudere gli occhi e indicare se possono percepire o meno la stimolazione del monofilamento.

Sia per i 2kHz che per i 10 kHz, verrà applicata la stimolazione tMFAEC per 5 secondi. Quindi, la stimolazione del monofilamento inizierà 1-3 secondi dopo l'inizio della stimolazione tMFAEC, in modo che i partecipanti non possano anticipare l'inizio della stimolazione del monofilamento.

La soglia tattile sarà registrata in milligrammi di forza come indicato dal produttore e i valori di forza saranno presentati utilizzando una scala logaritmica.

Sensazione di pressione/dolore - Verrà utilizzato un algoritmo del diametro di 1 centimetro. La pressione verrà applicata in direzione perpendicolare utilizzando l'algometro. Ai partecipanti verrà chiesto di indicare quando avvertono una transizione dal tocco/pressione al dolore, corrispondente alla soglia del dolore da pressione di ciascun partecipante. La pressione verrà aumentata a una velocità di 1 kg/cm² e rilasciata dopo che il soggetto riferisce dolore. La pressione verrà applicata dopo la stimolazione tMFAEC. Quando viene raggiunta la soglia del dolore da pressione, la stimolazione tMFAEC verrà interrotta.

Tutti i valori di soglia del dolore alla pressione saranno registrati in kg/cm².

Valutazione della produzione di forza: questo test verrà eseguito al basale e al 100% di intensità.

Una struttura in plastica personalizzata (120 x 110 mm) con un arco verrà posizionata sotto il palmo per mantenere un'estensione del polso di circa 0° e una flessione metacarpo-falangea. Successivamente, verranno utilizzate 2 cinghie per fissare il polso e l'avambraccio del partecipante a una piattaforma di prova per limitare la trasmissione della forza dai muscoli prossimali e dalle articolazioni del gomito e della spalla.

I partecipanti premeranno un sensore di forza (cioè un dinamometro elettronico portatile (CompuFET 2) con la testa della falange prossimale di ciascun indice e medio. La posizione del polso e della mano sarà ottimizzata per massimizzare il contributo dei muscoli intrinseci della mano. Per determinare la forza target, ai partecipanti verrà chiesto di premere i sensori utilizzando la massima contrazione volontaria (MVC). Durante le misurazioni MVC, un monitor digitale fornirà un feedback visivo sulle forze delle dita virtuali, calcolate come somma delle forze prodotte dall'indice e dal medio. La misurazione MVC sarà ripetuta 3 volte e i valori saranno mediati.

Dopo 3-5 tempi di pratica, il compito verrà ripetuto con la stimolazione MFAC. I compiti saranno condotti in 4 condizioni: 90-100% MVC, 100% tMFAEC stimolazione a 2kHz o 10kHz e applicazione di elettrodi di platino o elettrodi 3M. Queste 4 condizioni verranno ripetute 3 volte. Tra ogni misurazione, verrà concesso un periodo di riposo di 1 minuto.

8. ANALISI STATISTICA I dati saranno presentati utilizzando i valori di media e deviazione standard o mediana e intervallo interquartile secondo la distribuzione dei dati (distribuzione normale o non normale, rispettivamente).

8.1 Esito primario dello studio Per confrontare la soglia tattile sul livello di inibizione sensomotoria tra il valore basale e l'intensità MFAC al 100% (31,5 mA) con due diverse frequenze di stimolazione, ad es. dei dati) o un test di Friedman (nel caso in cui non vi sia distribuzione normale) verrà utilizzato per ciascuno degli indici e del medio, seguito da un test post-hoc.

Per il confronto delle soglie del dolore alla pressione tra il basale e l'intensità del 100% della stimolazione tMFAEC nell'indice e nel medio e per confrontare le forze delle dita tra le tre fasi utilizzando valori medi e minimi normalizzati, un'ANOVA unidirezionale con misure ripetute o un test di Friedman sarà usato. Per valutare le esatte differenze significative, verrà utilizzato un test t di Student o il test dei ranghi con segno di Wilcoxon con un aggiustamento di Bonferroni.

Il livello di significatività sarà fissato a p<0.05.

8.2 Risultati dello studio secondario La conferma della sicurezza del partecipante di tMFAEC determinando l'intensità di corrente massima capace di un partecipante sarà presentata con statistiche descrittive.

La valutazione dell'effetto di due diversi elettrodi con materiali sostanzialmente diversi sul livello di inibizione sensomotoria sarà presentata con statistiche descrittive.

8.3 Analisi intermedia N.A.