Transkutan elektrisk nervehemming ved bruk av middels frekvens vekselstrøm (tMFAEC)

1. INNLEDNING OG BEGRUNDELSE

Pasienter som lider av nevrologiske lidelser opplever ofte uønskede sansemotoriske aktiviteter f.eks. hypersensibilisering, spastisitet og hyper- og dystoni. For å overvinne disse funksjonshemmingene kan ulike terapeutiske intervensjoner f.eks. orale medisiner, botulinum-nevrotoksininjeksjoner, lokalbedøvelse, transkutan elektrisk stimulering og operasjoner implementeres. Disse tilbyr imidlertid ofte ikke permanente løsninger. Elektrisk stimulering med mellomfrekvente elektriske vekselstrømmer (MFAEC; 2-50 kHz) kan hemme perifere motoriske nerveaktiviteter og kraftproduksjon, når de implanteres direkte på toppen av den perifere nerven av interesse. Administrering av transkutane mellomfrekvente elektriske vekselstrømmer (tMFAEC), dvs. administrering av elektriske strømmer gjennom huden, kan være et mindre invasivt alternativ. Teoretisk sett kan administrering av tMFAEC på den sensoriske nerven til og med resultere i delvis eller fullstendig (reversibel) nerveblokk og dermed tjene som en anestesi for å utføre kirurgiske eller smertefulle prosedyrer. En lovende pre-klinisk studie av Kim et al.1 har allerede vist at tMFAEC-stimulering ved 10 kHz delvis kan hemme både sensorisk persepsjon og motorisk aktivitet.

1. MÅL OG HYPOTESE

   Hovedmålet med denne studien er å bekrefte tidligere resultater i litteraturen.

   Det antas at tMFAEC-stimulering på den distale medianusnerven vil:

   • Reduser sensorisk oppfatning i pekefingeren og langfingeren
   • Hemmer kraftproduksjon av pekefinger og langfinger

2. RESULTATMÅL 2.1 Primært resultatmål

   Vurdering av perifer sensorisk persepsjon og kraftproduksjon i pekefinger og langfinger når tMFAEC påføres med en fast strømintensitet på 31,5mA ved en frekvens på 10kHz til den distale medianusnerven. Den perifere sensoriske persepsjonen vil bli målt med Semmes-Weinstein monofilamentundersøkelse og trykkalgoritme som måler henholdsvis taktil og trykkfølelse. Vurderingen av kraftproduksjon vil bli målt med elektronisk håndholdt dynamometer (CompuFet 2).

   2.2 Sekundære utfallsmål I. Bekreftelse av deltakerens sikkerhet for tMFAEC ved å bestemme den maksimale kapasiteten som kan tolereres for en deltaker. Bestemmelsen vurderes ved gradvis å øke tMFAEC til individuell smerteterskel med en maksimal strømintensitet på 35mA.

   II. Evaluering av effekten av en annen frekvens, dvs. 2kHz med en fast strømintensitet på 31,5mA på nivået av sensorimotorisk inhibering.

   III. Evaluering av effekten av to vesentlig forskjellige elektroder (dvs. PALS Platinum Electrodes 50x50mm og 3M™ Red Dot™ Elektrode skumbasert klevende gel, 2228) på nivået av sensorimotorisk hemming.

   IV. Evaluering av impedansnivå i forhold til frekvens og impedansens effekt på nivået av sansemotorisk hemming.

   V. Evaluering av effekt av dybden av medianusnerven på midt underarmsnivå på nivået av sensorimotorisk hemming.

3. STUDIEPROSEDYRE OG MÅL

Først vil plasseringen og dybden (i mm) til medianusnerven identifiseres ved hjelp av en Sono Site Xporte ultralydmaskin med en høyfrekvent lineær transduser HFL38 (15-6MHz). Huden over mediannerven vil bli renset med eter. Elektrode 1 vil bli plassert på huden som ligger over medianusnerven nær det transversale karpalligamentet. Elektrode 2 vil bli plassert 7 cm over elektrode 1, rett over forløpet til medianusnerven i underarmen (identifisert med ultralyd). Elektrodeplassering vil bli litt justert hvis MFAC-stimulering induserte uønsket muskelkontraksjon sekundært til direkte stimulering av det nevromuskulære krysset eller asynkron avfyring av nerven. For eksempel, hvis stimulering vil føre til sammentrekning av muskelen, vil plasseringen av elektrodene flyttes litt (omtrent 0,5 cm) mot ulnar eller proksimal side.

Deretter vil deltakerne bli sittende på en stol og armene vil bli plassert på et testbord. Høyden på stolen vil bli justert slik at deltakerne kan legge armene på bordet med begge skuldre ved ca. 35° abduksjon og 45° fleksjon og albuer ved ca. 45° fleksjon. Et stivt Styrofoam™-brett vil bli brukt til å støtte både håndledd og underarmer.

For å påføre tMFAEC-stimulering gjennom overflateelektroder (PALS Platinum Electrodes 50x50mm og 3M™ Red Dot™ Elektrode skumbasert klevende gel, 2228) og for å måle impedansnivået, bruker vi følgende enhet:

● DS5 isolert bipolar konstantstrømstimulator

For å skape en bifasisk, jevn, umodulert vekselstrøm på 10 kHz, genererer vi bølgeformen på en signalgenerator og leverer denne til DS5-inngangen.

Semmes-Weinstein monofilamentundersøkelse og trykkalgoritme:

Disse testene vil bli utført ved baseline og 100 % strømintensitet i både 2 kHz og 10 kHz stimuleringsgruppen.

Taktil følelse - Et sett med 20 nylon monofilamenter, gradert i henhold til monofilament diameter, vil bli brukt. Hvert monofilament vil bli presset til huden, og begynner med den minste diameteren for å oppnå en stigende metode for terskeltesting. Alle monofilamenter holdes i kontakt med huden til den bøyer seg (skaper en 'C-bokstav'), og vil deretter fjernes etter 1 sekund. Under denne testen vil alle deltakerne bli bedt om å lukke øynene og indikere om de kan føle monofilamentstimuleringen eller ikke.

For både 2 kHz og 10 kHz vil tMFAEC-stimulering brukes i 5 sekunder. Deretter vil monofilamentstimulering starte 1-3 sekunder etter start av tMFAEC-stimuleringen, slik at deltakerne ikke kan forutse begynnelsen av monofilamentstimuleringen.

Den taktile terskelen vil bli registrert i milligram kraft som anvist av produsenten og kraftverdier vil bli presentert ved hjelp av en logaritmisk skala.

Trykkfølelse/smerte - Et algometer med en diameter på 1 centimeter vil bli brukt. Trykket vil påføres i en vinkelrett retning ved hjelp av algometeret. Deltakerne vil bli instruert om å angi når de føler en overgang fra berøring/trykk til smerte, tilsvarende hver enkelt deltakers trykksmerteterskel. Trykket vil økes med en hastighet på 1 kg/cm² og frigjøres etter at pasienten rapporterer smerte. Trykk vil påføres etter tMFAEC-stimulering. Når trykksmerteterskelen er nådd, vil tMFAEC-stimulering bli stoppet.

Alle trykksmerteterskelverdier vil bli registrert i kg/cm².

Kraftproduksjonsvurdering: Denne testen vil bli utført ved baseline og 100 % intensitet.

En tilpasset plastramme (120 x 110 mm) med en bue vil bli plassert under håndflaten for å opprettholde omtrent 0° håndleddsforlengelse og metacarpophalangeal fleksjon. Deretter vil 2 stropper brukes til å feste deltakerens håndledd og underarm til en testplattform for å begrense kraftoverføring fra proksimale muskler og fra albue- og skulderledd.

Deltakerne vil trykke på en kraftsensor (dvs. et elektronisk håndholdt dynamometer (CompuFET 2) med hodet til den proksimale falanxen til hver pekefinger og langfinger. Håndleddet og håndposisjonen vil bli optimalisert for å maksimere bidraget fra de indre håndmusklene. For å bestemme målkraften vil deltakerne bli bedt om å trykke på sensorene ved å bruke maksimal frivillig kontraksjon (MVC). Under MVC-målingene vil en digital monitor gi visuell tilbakemelding på virtuelle fingerkrefter, beregnet som summen av kreftene produsert av pekefinger og langfinger. MVC-målingen vil bli gjentatt 3 ganger og gjennomsnittet av verdiene vil bli beregnet.

Etter 3-5 øvingstider vil oppgaven gjentas med MFAC-stimulering. Oppgavene vil bli utført under 4 forhold: 90-100 % MVC, 100 % tMFAEC-stimulering ved 2kHz eller 10kHz og påføring av platinaelektroder eller 3M-elektroder. Disse 4 betingelsene vil bli gjentatt 3 ganger. Mellom hver måling vil det bli gitt 1 minutts hvileperiode.

8. STATISTISK ANALYSE Data vil bli presentert ved å bruke gjennomsnitts- og standardavviksverdier eller median- og interkvartilområde i henhold til datafordelingen (henholdsvis normal- eller ikke-normalfordeling).

8.1 Primært studieresultat For å sammenligne den taktile terskelen på nivået av sensorimotorisk hemming mellom baseline og 100 % MFAC-intensitet (31,5mA) med to forskjellige stimuleringsfrekvenser, dvs. 2kHz og 10kHz en enveis ANOVA med gjentatte mål (ved normal fordeling) av dataene) eller en Friedman-test (i tilfelle ingen normalfordeling) vil bli brukt for hver av pekefingrene og langfingrene etterfulgt av en post-hoc-test.

For sammenligning av trykksmerteterskler mellom baseline og 100 % intensitet av tMFAEC-stimulering i pekefinger og langfinger og for å sammenligne fingerkrefter mellom de tre fasene ved bruk av normaliserte gjennomsnitts- og minimumsverdier, en enveis ANOVA med gjentatte mål eller en Friedman-test vil bli brukt. For å evaluere de eksakte signifikante forskjellene, vil en Student t-test eller Wilcoxon signed-rank test med en Bonferroni-justering bli brukt.

Signifikansnivået settes til p < 0,05.

8.2 Sekundære studieresultater Bekreftelse av deltakerens sikkerhet for tMFAEC ved å bestemme den maksimale strømintensiteten som er i stand til en deltaker, vil bli presentert med beskrivende statistikk.

Evaluering av effekten av to forskjellige elektroder med vesentlig forskjellige materialer på nivået av sensorimotorisk hemming vil bli presentert med beskrivende statistikk.

8.3 Interimanalyse N.A.