脳卒中後のリハビリテーションにおけるロボット支援療法と薬物療法の組み合わせ

毎年、米国では約 795,000 人が新規または再発性の脳卒中を患っています。つまり、40 秒ごとに誰かが脳卒中を起こしています。 米国では、脳卒中は 3 番目に多い死因であり、永続的な片麻痺と成人障害の主な原因です。 脳卒中の有病率は加齢とともに増加し、世界人口は高齢化しているため、脳卒中の発生率は今後数年間で上昇すると予想されます。 脳卒中生存者のケアは、個人にとっても社会にとっても費用がかかるため、これは重大な社会的負担になります。

脳卒中後の上肢 (UE) の機能障害は、通常、初期の筋力低下を意味し、その後、手先の器用さが低下し、発症以来、到達、輸送、および把持の動きが制限または無力になります。 生存者は、回復プロセス中に、影響を受けた UE の筋力が部分的またはまれに完全に回復することがあります。 しかし、持続的な衰弱と、痙性（屈筋緊張亢進の増加を特徴とする）、肩の痛み、および拘縮などの二次的合併症への進行が頻繁に見られます。 これらの追加の問題は、より大きな障害、機能の低下、および健康関連の生活の質の低下に関連しています。 脳卒中後の片麻痺の治療介入には、通常、ストレッチ、拮抗筋の強化、添え木、経口薬、局所注射 (フェノールまたはボツリヌス毒素) および髄腔内バクロフェンが含まれます。 ただし、治療の量、強度、および期間については、さらに調査する必要があります。 適切な従来の治療にもかかわらず、多数の患者が脳卒中の結果として依然として永久に制限されています。 運動学習理論に基づく最近の研究では、集中的で反復的なタスク指向の治療が、麻痺した四肢が脳損傷後に失われた動きを実行する方法を「再学習」するのに役立つことが実証されています.

ARMEO® によるロボット支援上肢トレーニング

現在のエビデンスは、特定のトレーニングなしのリハビリテーションでは測定可能な成果が得られないことを示しています。 運動トレーニングの強度や特異性などの要因は、特に脳卒中の慢性期において、運動機能の回復を達成するために重要です。 運動学習プロセスにおけるその役割に基づいて、高度に反復的な運動リハビリテーションが運動能力と機能能力を改善できるという確固たる証拠があります。

この提案されたプロジェクトでは、運動訓練療法を提供するために Armeo ロボット システムを使用する予定です。 Armeo システムは、FDA 510k 免除を受けた調節可能な腕装具です。 腕の重量を受動的に相殺するため、麻痺した腕が重力に打ち勝つために必要な労力が軽減されます。 このデバイスは、仮想環境 (コンピューター ゲームなど) を通じてフィードバックを増やすことができます。 仮想環境で提示されるタスクは、機能的な動きを達成するように設計されています。つまり、被験者は、ゲームの一部としてオブジェクトに手を伸ばすなどのタスクを実行する必要があります。 アクティビティを実行する際の難易度を下げることができる重力補正は、特につかみと手を伸ばすトレーニングを伴う場合に、アクティブな腕の動きを容易にします。 Armeo システムを使用することで、個々の能力に適応できる魅力的な環境で、リーチ、つかみ、リリースの反復トレーニングを実現したいと考えています。 また、運動神経の衰弱により反復治療タスクを実行できなかった可能性のある脳卒中生存者が、この研究に参加できるようになることも期待しています。

LEVODOPA いくつかの薬剤は、神経可塑性への影響を広く証明しています。 これらの薬剤の中で、中枢神経系 (CNS) 神経伝達物質 (ドーパミン、ノルエピネフリン、セロトニン、アセチルコリン、およびヒスタミン) の利用可能性を高める薬理学的薬物は、皮質ニューロンの興奮性を調節し、その後の神経可塑性にファシリテーター効果を発揮する能力を示しています。 この点に関して、アンフェタミン、選択的セロトニン再取り込み阻害剤、ドネペジル、メチルフェニデートなどの精神刺激薬、およびドーパミン作動薬の効果を調査する過去 20 年間にいくつかの研究が実施されました。 レボドパ (LD) は、その安全な作用プロファイルのために評価するのに望ましい薬です。 この経口薬はドーパミン (DA) の前駆体であり、血液脳関門を越えて活発に輸送され、CNS および末梢組織で DA に変換されます。 LD の約 95% は DA に変換され、ドーパミン作動性神経伝達を刺激し、残りの 5% はノルエピネフリンに変換され、アドレナリン作動性神経伝達に影響を与えます。 DA は運動記憶の形成において役割を果たし、神経シナプスの強化 (長期増強、LTP) または弱体化 (長期抑圧、LTD) を通じて神経可塑性を促進し、それによって神経可塑性を生成します。 DA には、LTP を促進する逆 U 字型の濃度曲線効果があります。 以前の研究では、100 mg の用量で促進効果が生じ、25 mg および 200 mg でヒト皮質に対する阻害効果が発揮されました。 この薬理学的薬剤は、重大な副作用の報告なしに、集中的な理学療法と組み合わせて、亜急性期および慢性期の機能的運動回復を促進することにより、脳卒中の治療において有望な結果を示しています。 急性期および亜急性期において、LD は 3 週間のフォローアップで維持された機能的運動能力を改善することが実証されました。 LD はまた、日常生活の活動と脳卒中の重症度において追加の利点を示しました。 慢性期では、5週間の理学療法と組み合わせたLDの単回投与により、UEの器用さを改善しながら、トレーニングに依存する基本的な運動記憶の形成が強化されました。

レボドーパ/カルビドーパと ARMEO システムの併用

レボドパ/カルビドパ LD/CD を集中的なロボット支援療法と組み合わせて摂取すると、同じトレーニング単独よりも機能回復テストでより良い結果が得られるというのが私たちの仮説です。 また、これらの改善は運動皮質の興奮性の変化と相関している可能性があるという仮説も立てています。 脳卒中後の運動回復を改善するための現在の戦略は、神経可塑性と神経調節に焦点を当てています。 可塑性を高め、それによってリハビリテーション プロセスを通じて機能を回復させるための治療法と戦略の組み合わせに対する関心が高まっています。 薬物療法と身体的リハビリテーションの組み合わせは、神経可塑性現象を強化することにより、より良い結果をもたらす可能性があるという仮説が頻繁に立てられています。

LD/CD の無作為化、二重盲検、プラセボ対照試験を、反復的な上肢機能タスク指向およびロボット支援トレーニングと組み合わせて提案します。