経頭蓋直流電気刺激と脳性麻痺におけるトレッドミル

小児脳性麻痺患者の運動制御と協調性は、様々な方法を通じて改善されてきました。 トレッドミルトレーニングは歩行速度、バランス、機能的独立性の向上に効果を示しています。 さらに、経頭蓋直流電気刺激（tDCS）は外科的または薬物治療に対する非侵襲的で安全な代替手段を提供します。 総合的に、これらの介入はこの集団における歩行能力と機能的遂行能力の向上に効果的であることが証明されています。

小児脳性麻痺患者へのtDCS投与の最適なプロトコルはまだ確立されていません。 対側運動皮質を標的とした片側性陽極刺激を用いた以前の研究とは異なり、両半球の両側性刺激がより優れた結果をもたらす可能性があるという仮説があります。 この前提は、脳性麻痺の子どもの両側感覚運動皮質内における神経興奮性の広範な障害を示す脳磁図（MEG）によって支持されています。 この両側性障害は片側病変の場合でも生じ、皮質脊髄路の活性化低下に寄与します。 したがって、同側運動皮質（非損傷半球）への片側性陽極tDCSを適用したその後の研究では、到達技能や運動持続時間などの運動機能の向上が実証されました。

実現可能性研究として、このパイロット研究は、両側性陽極tDCSをトレッドミルトレーニングと同時に実施して、対麻痺型脳性麻痺の小児患者における歩行パラメータ、関節可動域の向上、痙縮の軽減を図る実用性と初期効果を評価しました。

方法 研究デザインおよび参加者 この臨床研究は、ヘルシンキ宣言に基づき、ヨルダン科学技術大学およびキング・アブドゥラ大学病院のIRB委員会（#2019/420）によって承認されました。 痙性対麻痺型脳性麻痺の5人の子ども（4～12歳）が登録されました。 登録基準は、粗大運動能力分類システム（GMFCS）レベルI-III、少なくとも10メートルの独立歩行能力、IQ70以上と規定されました。 主な除外基準は、過去6か月以内の整形外科手術、神経溶解ブロック、ボツリヌス毒素注射の既往、および併存する整形外科的障害、てんかん、頭蓋内金属インプラント、補聴器の存在を含みました。 さらに、研究参加前に、すべての参加児童の法的保護者から自発的な書面によるインフォームドコンセントが得られました。

トレッドミルトレーニングおよびtDCS介入 以前の研究では、脳性麻痺の子どもへの片側性陽極tDCSの使用において、10-20 EEGシステムに従い、単一の陽極をC3またはC4運動皮質上に、陰極を眼窩上領域に配置していましたが、本研究では両側性配置を採用しました。 より正確な配置のために10-10 EEGシステムを使用し、2つの陽極を左FC1および右FC2領域（運動野および前頭野を含む）上に配置し、2つの対応する陰極を両側眼窩上領域上に配置しました。 1mAの低電流強度が適用されました。

治療プロトコルは、2回のトレッドミル慣らしセッションから開始しました。 その後、各セッションが12分間（1分間のウォームアップ、10分間の同時トレッドミルトレーニングとtDCS療法期間、1分間のクールダウン）からなる10回の組み合わせ治療セッションが行われました。 トレッドミル速度は、6分間歩行試験（6MWT）からの子どもの最大地上速度の50%から開始し、個人の耐容性に基づいて段階的に増加させました。 耐容性は、疲労の訴えがないこと、心拍数が最大の70%を超えないこと、すり足なしで適切な歩行を維持することによって評価されました。 アシスタントが支援を提供し、正しい運動パターンを促進するための口頭フィードバックを行いました。

アウトカム指標

アウトカム指標 介入前後のデータが収集され、以下を含みました：

1. 姿勢アライメント（内外側変位）
2. 姿勢アライメント（前後変位）
3. 足関節背屈可動域（度）
4. 股関節可動域（度）
5. 膝関節可動域（度）
6. 6分間歩行試験を用いて評価された歩行耐久力（メートル単位の距離）
7. GMFM-66を用いて評価された粗大運動機能（総合スコア）
8. 歩行速度（メートル/秒）
9. 歩行変動性（無次元自己相関係数）

データ分析 非常に小さいサンプルサイズ（n = 5）での対応のあるt検定の使用に関する以前の研究で報告された注意点により、すべてのアウトカム指標について平均±標準偏差が計算され、介入の臨床効果量はヘッジのgを用いて決定され（値は小、中、大の効果を示す）、歩行アウトカムは介入前後に各児童が10mトラックを2回歩くことによって測定されました。 データは利用可能です。

3. 結果と考察 本研究プロトコルは、tDCS刺激プロトコル（両側性陽極tDCS対片側性陽極tDCS）および、脳活動と可塑性の評価、定量的歩行アウトカム指標（運動学および力学）、運動発達、生活の質、楽しみと参加のレベルを含むそのアウトカム指標の点で革新的です。これらは以前に一つの完全なセットとして検討されたことはありませんでした。

さらに、両側性陽極tDCSは、脳活動を調整し、脳性麻痺の子どもの歩行機能、バランス機能、耐久力、生活の質、参加と楽しみのレベルを改善する、実現可能で安全なリハビリテーションツールとなるでしょう。 したがって、両側性陽極tDCSの子どもの身体機能、活動、参加アウトカム指標に対する短期的および長期的治療効果を探求することは、行動療法、バーチャルリアリティ、セラスーツなど、脳性麻痺リハビリテーションおよび他の神経学的状態に使用される多くの他のリハビリテーションツールやアプローチと組み合わせることができる、脳性麻痺リハビリテーションにおける有望な非侵襲的ツールを提供します。 さらに、脳活動調整、歩行機能変化、運動発達および参加と楽しみのレベルの間の関係を探求することは、将来の脳性麻痺の子どものリハビリテーションアプローチと戦略において考慮すべきこの相互接続されたマトリックスをよりよく理解し、したがって小児リハビリテーションにおけるエビデンスに基づく実践に貢献する重要な側面として役立つでしょう。さらに、それはtDCS効果の背後にあるメカニズムをよりよく理解することを提供します。