Transcutane remming van elektrische zenuwen met behulp van middenfrequente wisselstroom (tMFAEC)

1. INLEIDING EN RATIONALE

Patiënten die lijden aan neurologische aandoeningen ervaren vaak ongewenste sensomotorische activiteiten, b.v. overgevoeligheid, spasticiteit en hyper- en dystonie. Om deze handicaps te overwinnen, zijn er verschillende therapeutische interventies, b.v. orale medicatie, injecties met botulineneurotoxine, lokale anesthetica, transcutane elektrische stimulatie en operaties worden uitgevoerd. Deze bieden echter vaak geen blijvende oplossing. Elektrische stimulatie met middelfrequente elektrische wisselstromen (MFAEC; 2-50 kHz) kan perifere motorische zenuwactiviteiten en krachtproductie remmen, indien direct bovenop de betreffende perifere zenuw geïmplanteerd. De toediening van transcutane medium-frequency alternerende elektrische stromen (tMFAEC), d.w.z. toediening van elektrische stromen door de huid, zou een minder invasief alternatief kunnen bieden. Theoretisch kan de toediening van tMFAEC op de sensorische zenuw zelfs resulteren in een gedeeltelijke of volledige (reversibele) zenuwblokkade, waardoor het dient als anesthesie om chirurgische of pijnlijke procedures uit te voeren. Een veelbelovende preklinische studie van Kim et al.1 toonde al aan dat tMFAEC-stimulatie bij 10 kHz zowel zintuiglijke waarneming als motorische activiteit gedeeltelijk kan remmen.

1. DOEL EN HYPOTHESE

   Het primaire doel van deze studie is om de eerdere resultaten in de literatuur te bevestigen.

   Er wordt verondersteld dat tMFAEC-stimulatie op de distale medianuszenuw:

   • Verminder zintuiglijke waarneming in de wijs- en middelvinger
   • Rem krachtproductie door de wijs- en middelvinger

2. UITKOMSTMATEN 2.1 Primaire uitkomstmaat

   Beoordeling van perifere zintuiglijke waarneming en krachtproductie in de wijs- en middelvinger wanneer tMFAEC wordt toegepast met een vaste stroomsterkte van 31,5 mA bij een frequentie van 10 kHz op de distale medianuszenuw. De perifere zintuiglijke waarneming zal worden gemeten met het Semmes-Weinstein monofilamentonderzoek en drukalgometrie die respectievelijk tactiele en druksensatie meet. De beoordeling van de krachtproductie zal worden gemeten met een elektronische handdynamometer (CompuFet 2).

   2.2 Secundaire uitkomstmaten I. Bevestiging van de veiligheid van de deelnemer van tMFAEC door het bepalen van de maximaal toelaatbare capaciteit voor een deelnemer. De bepaling wordt beoordeeld door de tMFAEC geleidelijk te verhogen tot de individuele pijndrempel met een maximale stroomsterkte van 35mA.

   II. Evaluatie van het effect van een andere frequentie, d.w.z. 2 kHz met een vaste stroomsterkte van 31,5 mA op het niveau van sensomotorische remming.

   III. Evaluatie van het effect van twee substantieel verschillende elektroden (d.w.z. PALS Platinum Electrodes 50x50mm en 3M™ Red Dot™ Elektrode foam basis klevende gel, 2228) op het niveau van sensomotorische remming.

   IV. Evaluatie van het niveau van impedantie in relatie tot frequentie en het effect van impedantie op het niveau van sensomotorische remming.

   V. Evaluatie van het effect van de diepte van de nervus medianus ter hoogte van het midden van de onderarm op het niveau van sensomotorische remming.

3. STUDIEPROCEDURE EN METINGEN

Eerst worden de locatie en diepte (in mm) van de nervus medianus bepaald met behulp van een Sono Site Xporte ultrasone machine met een hoogfrequente lineaire transducer HFL38 (15-6MHz). De huid boven de nervus medianus wordt gereinigd met ether. Elektrode 1 wordt op de huid geplaatst boven de medianuszenuw nabij het transversale carpale ligament. Elektrode 2 wordt 7 cm boven elektrode 1 geplaatst, recht boven het verloop van de zenuw in de onderarm (geïdentificeerd met echografie). De plaatsing van de elektroden zal enigszins worden aangepast als MFAC-stimulatie ongewenste spiercontractie veroorzaakte secundair aan directe stimulatie van de neuromusculaire overgang of asynchroon afvuren van de zenuw. Als stimulatie bijvoorbeeld leidt tot samentrekking van de thenarspier, wordt de locatie van de elektroden enigszins (ongeveer 0,5 cm) verplaatst naar de ulnaire of de proximale zijde.

Vervolgens nemen de deelnemers plaats op een stoel en leggen hun armen op een testtafel. De hoogte van de stoel wordt zo ingesteld dat deelnemers hun armen op de tafel kunnen leggen met beide schouders in ongeveer 35° abductie en 45° flexie en ellebogen in ongeveer 45° flexie. Er wordt een stijve Styrofoam™-plaat gebruikt om zowel de polsen als de onderarmen te ondersteunen.

Om tMFAEC-stimulatie toe te passen via oppervlakte-elektroden (PALS Platinum Electrodes 50x50mm en 3M™ Red Dot™ Elektrode foam basis klevende gel, 2228) en om het impedantieniveau te meten, gebruiken we het volgende apparaat:

● DS5 geïsoleerde bipolaire constante stroomstimulator

Om een ​​bifasische, stabiele, ongemoduleerde wisselstroom van 10 kHz te creëren, genereren we de golfvorm op een signaalgenerator en leveren deze aan de DS5-ingang.

Semmes-Weinstein monofilamentonderzoek en drukalgometrie:

Deze tests worden uitgevoerd bij baseline en 100% stroomintensiteit in zowel de 2 kHz- als de 10 kHz-stimulatiegroep.

Voelsensatie - Er wordt een set van 20 nylon monofilamenten gebruikt, gesorteerd op monofilamentdiameter. Elk monofilament wordt tegen de huid gedrukt, beginnend met de kleinste diameter om een ​​oplopende methode van drempeltesten te verkrijgen. Alle monofilamenten worden in contact gehouden met de huid totdat deze buigt (waardoor een 'C-letter' ontstaat) en worden na 1 seconde verwijderd. Tijdens deze test wordt alle deelnemers gevraagd hun ogen te sluiten en aan te geven of ze de monofilamentstimulatie kunnen voelen.

Voor zowel de 2 kHz als de 10 kHz wordt gedurende 5 seconden tMFAEC-stimulatie toegepast. Vervolgens start de monofilamentstimulatie 1-3 seconden na het starten van de tMFAEC-stimulatie, zodat deelnemers niet kunnen anticiperen op het begin van de monofilamentstimulatie.

De tactiele drempel wordt geregistreerd in milligramkracht zoals aangegeven door de fabrikant en krachtwaarden worden gepresenteerd met behulp van een logaritmische schaal.

Drukgevoel/pijn - Er wordt een algometer met een diameter van 1 centimeter gebruikt. De druk wordt uitgeoefend in een loodrechte richting met behulp van de algometer. De deelnemers zullen worden geïnstrueerd om aan te geven wanneer ze een overgang voelen van aanraking/druk naar pijn, overeenkomend met de drukpijndrempel van elke deelnemer. De druk wordt verhoogd met een snelheid van 1 kg/cm² en vrijgegeven nadat de proefpersoon pijn meldt. Na tMFAEC-stimulatie wordt druk uitgeoefend. Wanneer de drukpijndrempel is bereikt, wordt de tMFAEC-stimulatie gestopt.

Alle drempelwaarden voor drukpijn worden genoteerd in kg/cm².

Krachtproductiebeoordeling: deze test wordt uitgevoerd bij baseline en 100% intensiteit.

Een op maat gemaakt plastic frame (120 x 110 mm) met een boog zal onder de handpalm worden geplaatst om ongeveer 0° polsextensie en metacarpofalangeale flexie te behouden. Vervolgens worden 2 banden gebruikt om de pols en onderarm van de deelnemer aan een testplatform te bevestigen om de krachtoverbrenging van proximale spieren en van de elleboog- en schoudergewrichten te beperken.

De deelnemers drukken op een krachtsensor (d.w.z. een elektronische handdynamometer (CompuFET 2) met de kop van de proximale falanx van elke wijs- en middelvinger. De positie van de pols en hand wordt geoptimaliseerd om de bijdrage van de intrinsieke handspieren te maximaliseren. Om de doelkracht te bepalen, wordt de deelnemers gevraagd om de sensoren in te drukken met behulp van maximale vrijwillige contractie (MVC). Tijdens de MVC-metingen geeft een digitale monitor visuele feedback over virtuele vingerkrachten, berekend als de som van de krachten geproduceerd door de wijs- en middelvinger. De MVC-meting wordt 3 keer herhaald en de waarden worden gemiddeld.

Na 3-5 oefentijden wordt de taak herhaald met MFAC-stimulatie. De taken worden uitgevoerd onder 4 condities: 90-100% MVC, 100% tMFAEC-stimulatie bij 2 kHz of 10 kHz en toepassing van platina-elektroden of 3M-elektroden. Deze 4 voorwaarden worden 3 keer herhaald. Tussen elke meting wordt een rustperiode van 1 minuut ingelast.

8. STATISTISCHE ANALYSE Gegevens worden gepresenteerd met behulp van de gemiddelde en standaarddeviatiewaarden of mediaan en interkwartielbereik volgens de gegevensverdeling (respectievelijk normale of niet-normale verdeling).

8.1 Primair onderzoeksresultaat Ter vergelijking van de tactiele drempel op het niveau van sensomotorische remming tussen baseline en 100% MFAC-intensiteit (31,5 mA) met twee verschillende stimulatiefrequenties, d.w.z. 2 kHz en 10 kHz, een eenrichtings-ANOVA met herhaalde metingen (in het geval van een normale verdeling van de gegevens) of een Friedman-test (indien geen normale verdeling) zal worden gebruikt voor elk van de wijs- en middelvinger, gevolgd door een post-hoc test.

Voor de vergelijking van drukpijndrempels tussen baseline en 100% intensiteit van tMFAEC-stimulatie in de wijs- en middelvinger en om vingerkrachten tussen de drie fasen te vergelijken met behulp van genormaliseerde gemiddelde en minimale waarden, een eenrichtings-ANOVA met herhaalde metingen of een Friedman-test zal gebruikt worden. Om de exacte significante verschillen te evalueren, wordt een Student t-toets of de Wilcoxon ondertekende rangtoets met een Bonferroni-aanpassing gebruikt.

Het significantieniveau wordt vastgesteld op p < 0,05.

8.2 Secundaire onderzoeksresultaten Bevestiging van de veiligheid van de deelnemer van tMFAEC door het bepalen van de maximale stroomsterkte die een deelnemer kan leveren, zal worden gepresenteerd met beschrijvende statistieken.

Evaluatie van het effect van twee verschillende elektroden met substantieel verschillende materialen op het niveau van sensomotorische remming zal worden gepresenteerd met beschrijvende statistieken.

8.3 Tussentijdse analyse n.v.t.