팔 재활의 뇌와 행동 상관관계 (BCAR)

연구 목적 및 배경

1. 연구의 특정 목표 및 목적: 전반적으로, 이 제안은 3차원 운동 분석 및 자기 공명(fMRI) 신경 영상 기술을 사용하여 환자를 위한 제약 유도(CI) 요법과 관련된 뇌 활동 및 운동 행동 변화를 검사하는 것입니다. 아급성 뇌졸중. 이 프로젝트는 최근 자금 지원을 받은 다기관 무작위 임상 시험(HD37606-01), Extremity Constraint-Induced Therapy Evaluation(EXCITE)의 동반 연구입니다. 이 프로젝트는 뇌졸중 재활에 대한 임상 개입의 기본 메커니즘을 조사하여 EXCITE를 보완합니다. 그러나 EXCITE 등록이 완료되었으므로 새로운 참가자를 등록할 예정입니다.

A. 특정 목표:

1. CI 치료의 결과로 3D 체적 MRI와 기능적 결과(즉, 운동 제어 및 기능적 사용)를 사용하여 평가된 병변 크기와 위치 사이의 관계를 결정합니다.
2. 행동 운동학을 사용하여 평가한 바와 같이 팔을 뻗고 움켜쥐는 행동의 제어에 대한 CI 치료의 효과를 결정합니다.
3. 목표 지향 조준 및 파악 작업(스캐너에서 활성화 작업으로 수행) 중에 fMRI를 사용하여 평가한 대로 신경 기질(감각 운동 네트워크)에 대한 CI 치료의 효과를 결정합니다.
4. 6개월 후 CI 요법으로 뇌졸중에서 운동 제어, 신경 기질 및 상지의 기능적 사용에서 이러한 변화의 지속성 및/또는 안정성을 결정합니다.

A.1: 각 목표에 대한 특정 작업 가설은 다음과 같습니다.

특정 목표 # 1의 경우, 가설 1: CI 치료의 병변 위치, 크기 및 기능적 결과 사이에 예측 가능한 관계가 있을 것입니다. 특정 감각 운동 피질(MI, SI) 병변이 있는 환자는 병변 크기가 조절된 피질하 영역(예: 내부 캡슐의 후지, 피질하 백질 또는 기저 교교, 중앙 교교 영역)에 국한된 병변이 있는 환자보다 반응이 좋지 않습니다. . 이 가설의 기초가 되는 한 가지 작업 가정은 피질하 대 피질 감각운동 영역 병변에 대한 CI 치료의 차등 효과가 있을 것이라는 것입니다. 가설 2: 그룹 간의 차이(치료 대 비치료)는 테스트/중재 후 시점에서 병변 크기에 대해 제어된 대뇌 피질 감각 운동 영역 병변이 있는 그룹보다 피질 하부 병변이 있는 그룹에서 더 클 것입니다.

특정 목표 # 2의 경우, 가설 1: CI 치료는 (팔) 이동 지속 시간, 최대 구경의 타이밍, 최대 이동 속도, 잡기 위한 도달 및 잡기 요소 모두의 부드러움의 변화를 통해 도달 및 잡기 동작의 제어에 도움이 될 것입니다. 다른 크기의 물체와 다른 거리에 도달합니다. 가설 # 2는 기준선에서 테스트/개입 후 시점까지 도달 및 잡기 동작의 운동 제어 변화가 치료되지 않은 그룹에 비해 치료된 그룹에서 더 클 것이라는 것입니다. 가설 # 3은 이러한 운동 조절 변화가 MAL(Motor Activity Log) 및 WMFT(Wolf Motor Function Test)에 의해 색인화된 상지의 실제 사용 변화와 상관관계가 있다는 것입니다.

특정 목표 # 3의 경우, 가설 1: CI 요법은 동측 반구 활성화의 감소 및 CI 요법으로 반대측(영향을 받는) 감각 운동 네트워크에서 특정 관심 영역(ROI)의 확장 및/또는 강도 증가를 초래할 것입니다. 특히, 더 복잡한 손 동작(즉, 정밀한 잡기)의 계획과 관련하여 강도 및/또는 범위의 변화를 보여주는 특정 ROI에는 일차 운동 피질(MI), 일차 감각 피질(S1), 보조 운동 영역(SMA) 및 전운동 영역(PM). 가설 # 2는 기준선에서 테스트/개입 후 시점까지 ROI 활성화의 변화가 치료되지 않은 그룹에 비해 치료된 그룹에서 더 클 것이라는 것입니다. 가설 3: 이러한 반대쪽 반구 ROI에서 확장된 범위 및/또는 더 강렬한 활성화의 존재는 MAL 및 WMFT에 의해 색인된 상지의 실제 사용 변화와 상관관계가 있을 것입니다.

특정 목표 #4에 대해, 가설 1: 파악하기 위한 도달 운동 제어(행동 운동학), 감각 운동 네트워크 ROI(fMRI) 및 기능적 사용(MAL 및 WMFT)의 확장된 범위/강도에서 이러한 변화의 지속성은 비교를 통해 입증됩니다. 6개월 추적 시점에서 처리된 그룹과 처리되지 않은(지연 개입) 그룹. 특히 치료를 받은 그룹에서 기능적 사용이 계속 개선되는 경우 6개월 시점에서 그룹 간 차이가 테스트/개입 후 시점보다 더 클 수 있습니다.

2. 배경 및 의의: 뇌졸중은 미국 성인의 주요 장애 원인입니다. 매년 미국에서 약 750,000명의 사람들이 뇌졸중을 앓고 있으며 그 중 거의 400,000명이 일정 수준의 신경 손상 및 장애를 안고 생존합니다. 살아 있는 뇌졸중 환자의 누적 총계는 거의 300만 명입니다. 연간 300억 달러는 뇌졸중 관련 장애로 인한 부담으로 추산됩니다. 이러한 엄청난 통계에도 불구하고 뇌졸중 후 재활 개입의 효과에 대한 과학적 연구는 거의 없었습니다. 그 결과, 최근 발간된 뇌졸중 후 재활을 위한 임상 진료 지침(Gresham et al., 1995)은 잘 통제된 과학적 연구가 아닌 주로 전문가 의견에 의존할 수밖에 없었습니다.

뇌졸중 후 움직임의 재활에 대한 새로운 치료적 접근법인 제약 유발(CI) 운동 요법은 체감각 감퇴를 제공한 원숭이를 대상으로 한 기본 연구에서 파생되었습니다(Taub, 1980). CI 운동 요법은 일련의 요법으로 구성됩니다. 그들의 공통 요소는 뇌졸중 환자가 연속 10~14일 동안 하루에 여러 시간 동안 영향을 받은 팔과 손의 사용을 크게 늘리도록 유도한다는 것입니다. 시그너처 중재는 영향을 덜 받은 팔의 운동 제한을 슬링이나 미트에 넣고 영향을 받은 팔의 훈련을 포함합니다. 치료는 현재까지 측정된 2년 동안 지속된 클리닉 외부의 일상 생활 활동에서 영향을 받은 팔의 사용량에 큰 변화를 가져왔습니다(Morris et al., 1997; Taub & Wolf, 1997; Taub et al., al., 1994; Taub 등, 1993; Wolf 등, 1989). 이전 연구에서는 "좋은 팔/손"에 대한 제한으로 인해 부작용이 발생하지 않았습니다.

뇌졸중 후 운동 조절의 회복을 수반하는 피질 재구성에 대한 증거가 늘어나고 있으며, 최근에는 만성 뇌졸중에서 CI 치료와 관련하여 유사한 변화가 입증되었습니다(Liepert et al., 2000). 병변의 크기와 위치, 이러한 재구성의 특성 및 이러한 재구성의 시간 경과 사이에는 관계가 있는 것으로 보입니다(Azari & Seitz, 2000). 치료(강제 사용)가 인간 이하의 영장류 작업(Nudo et al., 1996a,b)에 의해 밝혀진 바와 같이 이러한 재조직화에 영향을 미칠 수 있다는 사실은 접근 및 파악 작업에 대한 피질 활성화 패턴의 변화에 ​​차이가 있음을 시사합니다. 우리가 제안한 프로젝트에서 처리된 피험자와 치료받지 않은 피험자 사이의 사후 테스트/개입 시점에 대한 기준선. 또한 단일 수동 뻗기 및 잡기 동작 제어를 위한 신경망과 관련하여 동측(또는 양측) 반구 활성화는 작업 복잡성, 운동 세트 및 과도한 노력의 결과인 것으로 나타났습니다(Winstein et al., 1997; Chen 등, 1997a, 1997b; Beltramello 등, 1998; Doyon 등, 1998; Winstein 등, 2000). 모터 세트 효과는 예측 가능한 주문 조건과 예측 불가능한 주문 조건을 비교하여 모터 제어 문헌에서 가장 일관되게 입증되었습니다. 예측할 수 없는 조건에서 모터 세트는 '최선의 추측' 계획을 기반으로 하며 기본 매개변수는 가능한 응답 범위를 기반으로 선택됩니다(Winstein et al., 2000, 트리거된 파악 응답의 모터 세트 효과 참조). 반대로 예측 가능한 작업 조건에서는 정확한 응답을 미리 계획할 수 있으므로 보다 정확하고 조정된 계획이 가능합니다(Velicki et al., 2000). 이와 같이 손을 뻗고 잡는 행동이 연습과 함께 향상됨에 따라 '과제 복잡성'이 줄어들고 운동 세트 효과가 향상될 것이라고 가정합니다(즉, 인지 요구가 적어 과제가 더 쉽게 계획되고 수행됩니다, Lee et al. , 1994), 영향을 받는 사지 운동에 대한 동측(양측) 신경 활동의 범위에서 수반되는 감소가 있어야 합니다. 동시에, 그리고 사용 의존적 피질 재구성과 일관되게, 기술(학습)이 향상됨에 따라 특히 M1을 포함한 관심 영역에서 손을 뻗고 잡는 행동의 적절한 대측 신경망에서 활성화의 확장 또는 증가된 강도가 있어야 합니다. , S1, SMA 및 PM 영역. 이러한 주장은 CI 치료의 결과로 특정 도달 및 파악 작업 동안 이벤트 관련 fMRI를 통한 감각 운동 피질 네트워크의 변화와 우리의 관련 가설을 결정하기 위한 특정 목표 # 3에 대한 논리를 제공합니다.

논리적인 확장으로, 우리는 CI 치료가 상지 뻗기 및 움켜쥐기 동작의 제어에 미치는 영향이 대뇌 피질 신경 활성화 패턴(fMRI) 및 행동 운동학 수준 모두에서 그리고 잘 알려진 운동의 정신물리학적 법칙과 관련하여 색인화될 수 있다고 제안합니다. 학습 및 제어. 또한, 생리학적 뇌 활성화 및 운동 제어 운동학에 의해 반영되는 성능의 변화는 MAL 및 WMFT에 의해 지수화된 상지 사용의 변화와 관련될 수 있다고 제안합니다. 이 동반자 프로젝트는 '중추 운동 세트' 효과를 강조하기 위해 고안된 신경 영상(fMRI) 연구와 손을 뻗고 움켜쥐는 행동의 '제어'에 대한 정신물리학적 연구 결과를 연관시키려는 첫 번째 시도라는 점에서 혁신적입니다(Winstein et al. , 2000) 그룹 간 요인(치료군 및 치료되지 않은 대조군)과 함께 반복 측정 설계(3회 반복 테스트)를 사용합니다. 이 연구는 이 임상 기반 요법의 검사에 과학을 제공하기 위해 조정된 다양한 운동 활성화 작업 및 환경을 사용하여 뇌 활동 변화를 탐색하는 현재 연구를 보완합니다.

이 제안을 통해 우리는 표준 및 관습적 치료와 관련된 것과 비교하여 CI 치료에 직접적으로 관련된 신경 활성화(피질 재구성) 및 손을 뻗고 움켜쥐는 행동의 운동 제어의 변화를 평가할 계획입니다. 이러한 실험은 기준선, 사후 테스트 및 6개월 후속 테스트와 별도의 날짜에 수행되지만 해당 테스트 후 1주일 이내에 일정이 잡힙니다. 이 설계를 통해 우리는 생리적 신경 회로와 CI 치료(치료 그룹) 및 표준 및 관습적 치료(지연 개입 그룹)와 관련된 예상 행동 변화를 중재하는 운동 제어 변수를 탐색하고 하위 그룹에서 해당 변화의 지속성을 특성화할 수 있습니다. - 상대적으로 병변이 작고 편마비측 손목과 손가락을 움직일 수 있는 능력이 있는 급성 뇌졸중 생존자.