脳卒中リハビリテーションにおけるシータバースト刺激と機能的電気刺激の有効性

バックグラウンド

従来の理学療法 (PT) を含む現在の管理戦略は、脳卒中後の運動回復を促進する効果が限られています。 片麻痺患者の運動回復を改善するための効果的な介入を見つけることは、機能的転帰を改善し、自立した生活を可能にするために非常に重要です。

損傷後、脳はその機能の大幅な再編成を経て、機能回復をもたらします。これは数週間から数か月の期間にわたって発生します。 この損傷後の再編成は、あらゆるタイプの脳損傷後の回復において最も重要な役割を果たすと考えられている運動前皮質、背外側前頭前皮質、および補足運動野で主に発生します。 皮質の可塑性を高めることによってこの再編成プロセスを促進できる治療アプローチは、神経損傷後の機能的転帰を改善する上で非常に重要な役割を果たしている可能性があります。

中枢刺激と末梢刺激の両方が、急性脳卒中後の皮質再編成と機能回復を改善する可能性があります。 以前の研究では、急性脳卒中後、同側半球を刺激するか、対側半球を阻害することによって、同側半球の興奮性の低下を増加させることができることが確立されています。阻害。 予備研究では、高周波反復経頭蓋磁気刺激 (rTMS) を運動皮質に適用すると、皮質脊髄の興奮性が高まり、運動機能が強化されることが示されています。 シータ バースト刺激 (TBS) は、重大な副作用のリスクなしに、より低い強度で rTMS を送達する新しい方法であり、慢性および急性の脳卒中患者において安全であることがわかっています。 この点で、間欠的 TBS (iTBS) は脳に刺激効果があり、連続的 TBS (cTBS) は脳に抑制効果があります。 予備研究では、間欠的TBS（iTBS）を同側半球に適用し、連続的TBS（cTBS）を対側半球に適用すると、実験設定中に麻痺した手の運動機能と皮質脊髄出力が改善されることが示されています。 ただし、機能的結果に対するこの戦略の長期的な影響は、以前に研究されていません。 同様に、末梢刺激の一種である機能的電気刺激（FES）は、麻痺した上肢の筋肉に適用すると、急性または亜急性の脳卒中患者の上肢の機能的活動を改善することが示されています。

したがって、TBS と FES の両方が運動機能と虚血性脳卒中後の機能的転帰を改善する可能性があります。 しかし、これらの戦略は臨床現場では使用されておらず、従来の PT よりも運動回復を促進する有用性は証明されていません。 これらの技術が有用であることが証明されれば、脳卒中後の悲惨な機能転帰を改善する可能性があります。 この研究の目的は、脳卒中患者のリハビリテーションのための理学療法の補助としての TBS または FES の有効性を判断することです。

方法 研究の設定と参加者 この研究は、急性脳卒中後の標準的な PT の運動機能を上回る運動機能の改善における TBS と FES の有効性を評価するための単盲検無作為対照試験です。 この研究は、インドのケララ州トリバンドラムにある Sree Chitra Tirunal Institute for Medical Sciences and Technology の神経科で実施されました。 外来診療所と入院病棟から 28 か月にわたって連続して患者を募集しました。 発症から 10 日から 30 日以内に発症し、インフォームド コンセントを与え、指示を理解する能力を持った、中大脳動脈領域における初めての虚血性脳卒中の患者が、この研究に含まれました。 すべての患者は 1.5 T MRI を受け、MCA 領域に単一の梗塞を記録しており、他の病変はありませんでした。 すべての患者は、受動的および能動的 PT を含む標準的な医療およびリハビリテーション ケアを受けました。 この研究は、制度倫理委員会 (SCT/IEC/223) によって承認されました。 すべての患者は、試験を受けるために書面によるインフォームドコンセントを提供しました。 包含および除外基準を満たした連続した患者は、3つのグループのいずれかに無作為に割り付けられました。 (2) 標準的な PT と一緒に定義済みのプロトコルに従って FES を受けた人 (グループ B)。 (3)単独でPT(PT)を受けた者(グループC)。

ランダム割り当てとシーケンス生成 患者は、ブロックランダム化法によって 3 つのグループにランダムに割り当てられました。 秘密の割り当ては、指定された介入を受けるためにブロック無作為化テーブルに従って被験者を異なるグループに盲目的に割り当てた主任研究者によって行われました

盲検 インフォームド コンセントを提供した後、包含および除外基準を満たす対象は、最初の共同研究者によって、すべての結果測定値および神経生理学的パラメーターについて最初に評価されました。 研究に適格な患者は、主治医によって異なる介入グループに割り当てられました。 介入は、すべての被験者に対して 2 番目の共同研究者によって行われました。 フォローアップ評価は、介入グループへの割り当てを知らされていなかった最初の共同研究者によって行われました。

結果の測定 主に上肢機能を評価したかったので、上肢の運動機能を評価するための主要な結果測定として、Fugl Meyer Assessment (FMA) スケールを使用しました。 これは上肢機能を評価するための 66 点スケールであり、この目的のための標準的なツールです。 さらに、修正ランキン スケール (mRS) を使用して全体的な転帰を評価し、国立衛生研究所脳卒中スケール (NIHSS) を使用して脳卒中の重症度を評価し、バーセル インデックス (BI) を使用して日常生活動作を評価しました。 これらの 3 つの尺度は、副次的な結果の尺度として使用されました。

結果尺度はベースライン (T1) に適用され、その後の評価は、登録後 1 か月 (T2)、3 か月 (T3)、6 か月 (T4)、および 1 年 (T5) に行われました。

サンプルサイズの計算 この研究の主要なアウトカム指標は、1 年での上肢機能の Fugl Meyer 評価でした。 以前の研究では、対照被験者の FMA スコアが 1 年で 16.5 ± 9.4 増加することが示されています.21 臨床的に意味のある結果を得るには、介入によって対照群よりも 10 ポイント増加するはずであるという仮説を立てました。 これを達成するには、アルファを 5% に固定して 80% の検出力を得るために、各アームに 14 人の患者のサンプル サイズが必要でした。 私たちの研究所で実施された以前の研究では、脳卒中後の死亡率は 1 年で 27.2% であり、そのうち 72.1% が脳卒中後 10 日以内に死亡しました.2 脳卒中発症から 10 日から 30 日後の患者を含めることを計画しているため、10 日後の死亡率が 7.6% であることを考慮して、必要なサンプルサイズは各グループで 16 人でした。 ドロップアウト率が 20% であることを考慮して、各グループに 20 人の患者のサンプルサイズが適切であると計算しました。

TMS プロトコル 外部ループ直径 9 cm の 8 の字型コイルを備えた Magstim Rapid2 (Whitland、ウェールズ、英国) 刺激装置を使用して、ベースラインで両方の半球の安静時運動閾値 (RMT) を評価しました。 患者を肘掛け椅子に快適に座らせた後、反対側の第一背側骨間 (FDI) 筋肉で MEP を誘発する最適な頭皮位置を想定するために、運動皮質 (M1) 上で前後方向を使​​用しました。 RMTは、最初に同側半球から評価され、その後、標準的な手法に従って対側半球が評価されました。 表面筋電図 (EMGs) は、1-2 mv のゲインで Ag-AgCl 電極を使用して FDI 筋肉から両側に記録されました。 信号をフィルター処理し (10Hz ～ 10 KHz)、オフライン分析用に保存しました。 高ゲインでのEMG信号の視聴覚フィードバックは、被験者が完全なリラクゼーションを維持するのを助けるために与えられました。

グループ A の患者は、以下に説明する標準的な PT に加えて TBS を受けました。 促進性である間欠性TBS（iTBS）を同側半球に投与し、抑制性である持続性TBS（cTBS）を対側病変半球に投与した。 刺激は、RMT の 60% の強度で与えられました。 10 バーストの高周波刺激 (50 Hz で 3 パルス) の iTBS プロトコルは、合計 600 パルスに対して 10 秒ごとに 5 Hz で適用されました。 MEP が同側運動野から誘発されない場合 (<0.05mV)、対側損傷半球の強度と同じ 100% の刺激強度が対側損傷側運動野のミラー位置に適用されました.14 連続 TBS は、RMT の 60% の強度で与えられ、50 Hz で 3 パルス、合計 600 パルスに対して 200 ms ごとに繰り返されました。 iTBS と cTBS の両方が 1 週間に 3 回、4 週間にわたって配信されました。

機能的電気刺激。 Mega XP (Cyber​​medic Corporation、韓国) で電気刺激を与えました。 患者は座位で電気刺激を受け、影響を受けた腕は枕の上に配置され、電極は器具の FES (F) モードのパターン 3 [把持/屈曲/伸展、PATT (パターン動作)] に従って配置されました。 マシンの刺激コントローラー ユニットは、周波数 35 Hz、パルス幅 200 μs、強度 10 ~ 50 mA の交流電流を供給することができます。 刺激装置は、機能的な位置での上肢の持ち上げをシミュレートするために、収縮と弛緩を伴う中断された一連のパルスを提供するように設定されました。 FES グループの刺激セッションは、毎日 30 分間、1 週間に 3 回 (隔日) 4 週間与えられ、理学療法と同時に同期されました。

理学療法の治療プロトコール 以下の理学療法レジメンは、研究のすべての患者に対して行われました。体重負荷と支持反応;到達活動;つかむ、つかむ、放す。および上肢の日常生活動作 (ADL)。 理学療法の介入は、1 か月間、週 5 日、すべての患者に行われました。 理学療法の変更は、患者が介入後に独立して、または家族の助けを借りて練習できるように、2 番目の共同研究者によって行われ、1 日 1 時間練習するように指示されました。 さらに、すべての患者は、2 番目の共同研究者の指導を受けた在宅理学療法士による在宅理学療法を週に 1 ～ 2 回受け続けました。 調査員は、ログブックを使用して、各患者が自宅で運動した実際の時間を監視しました。

統計的方法 記述統計を使用してデータを要約しました。 人口統計データおよびベースライン測定値に関するグループのベースライン比較可能性は、カイ二乗検定および ANOVA で評価されました。 非正規データは、逆数、対数、および指数変換にかけられ、Komogrov-Smirnov および Shapiro-Wilks 検定が正規性を評価するために行われました。 パラメトリック測定をANOVAで分析し、続いてボンフェローニ補正による事後分析を行った。 反復測定ANOVAを使用して、グループ間およびグループ内の変動性を見つけました。 ノンパラメトリック測定は、クルスカル ウォリス検定で分析した後、マン ホイットニーの U 検定で事後分析を行いました。 Friedmans 検定と Kendalls W 検定を行って、1 年間の 3 つのグループの変化を見つけました。 すべての分析は SPSS バージョン 17.0 を使用して行われ、0.05 未満の p 値は有意と見なされました。