En potensiell wearable for post-slagrehabilitering

Hjerneslag er en av de viktigste årsakene til langvarig funksjonshemming hos voksne over hele verden. Den nedsatte evnen til å gå etter et slag begrenser mobiliteten og livskvaliteten alvorlig. Mange nylig utviklede hjelpeteknologier for gangrehabilitering er for tiden bare marginalt bedre i beste fall enn tradisjonelle terapier i sin effektivitet. Det er et presserende behov for nye, klinisk levedyktige og effektive gangrehabiliteringsstrategier som kan gi enda bedre funksjonelt resultat for slagoverlevere med ulike presentasjoner.

Blant de mange nye intervensjonene etter slag, er funksjonell elektrisk stimulering (FES) av muskler fortsatt attraktiv. FES er en nevral-rehabiliterende teknologi som kommuniserer kontrollsignaler fra en ekstern enhet til det nevromuskulære systemet. Det er økende erkjennelse av at rehabiliteringsparadigmer bør fremme restitusjon av pasientens muskelkoordinasjon mot det normale mønsteret under trening, og FES kan oppnå dette målet når stimulering påføres muskelsettet hvis naturlige koordinasjon er svekket. Av denne grunn er FES en meget lovende intervensjonsstrategi. Eksisterende FES-paradigmer har imidlertid gitt tvetydige resultater i tidligere kliniske studier, spesielt de for kroniske overlevende, sannsynligvis fordi enten stimuleringer ble brukt bare på enkelte eller noen få muskler, eller at stimuleringsmønsteret ikke etterlignet det naturlige muskelkoordinasjonsmønsteret under gang. En multimuskel FES, når den brukes på et større funksjonelt sett med muskler og drives av deres naturlige koordinasjonsmønster, kan lede muskelaktiveringer mot det normale mønsteret gjennom nevroplastisitet, og dermed gjenopprette svekkelse på nivået av muskelaktiveringsunderskudd.

Det første målet med prosjektet vårt er å bruke en 10-kanals FES-bærbar for å levere multimuskel-FES til muskler i underekstremitetene. Deltakerne vil forsøke å rehabilitere gangarten til overlevende av kronisk slag over 12 treningsøkter ved å levere stimulering til flere muskler, i deres naturlige koordinasjonsmønster, ved å bruke vår bærbare. Som sådan vil deltakerne bruke teorien om muskelsynergi fra motorisk nevrovitenskap for å veilede våre personaliserbare valg av muskler for FES. Muskelsynergier er hypoteser om nevrale moduler for motorisk kontroll som koordinerer de spatiotemporale aktiveringsmønstrene til flere muskler. Vårt tilpassbare FES-mønster for hver slagoverlevende vil bli konstruert basert på de normale muskelsynergiene som er fraværende i hjerneslagsoverlevendes muskelmønster under gange. Siden muskelsynergier representerer de naturlige motoriske kontrollenhetene som brukes av nervesystemet, bør forsterkning av deres aktiveringer gjennom FES føre til gjenoppretting av normal nevromuskulær koordinasjon, og dermed mer naturlig gangart etter trening.

Vårt andre mål er å evaluere effektiviteten til vårt FES-paradigme ved å vurdere gang-muskel-synergiene i de paretiske og ikke-paretiske bena til de trente slagoverlevende, før, etter og 1 måned etter intervensjonen vår. Ved å gjøre dette håper deltakerne å utforske om muskelsynergi i underekstremiteter kan være en fysiologisk basert markør for motorisk svekkelse for slagoverlevere.

Hvis vår muskelsynergibaserte multimuskel-FES virkelig er effektiv, vil vår strategi hjelpe mange funksjonshemmede overlevende av kronisk slag til å gjenvinne mobilitet, og dermed leve med en mye høyere livskvalitet i tiårene som kommer. Den kliniske og samfunnsmessige virkningen av vår forskning vil være enorm.