Ikke-invasiv nevromodulering for øvre ekstremitetsfunksjon i ryggmargsskade: en crossover-studie

Prosjektmål

Det sentrale målet med denne piloten er å utforske gjennomførbarheten av en sammenlignende studie mellom to ikke-invasive nevromodulerende tilnærminger for restaurering av øvre ekstremitetsfunksjon etter SCI, og å arbeide for identifisering av deltakerkohorter som er mest egnet for hvert inngrep (dvs. svarer). Dette målet vil oppnås gjennom følgende:

1. Evaluering av klinisk sikkerhet og effektivitet av hvert intervensjon, innen deltakere, gjennom sikkerhetsovervåking og bruk av standardiserte vurderinger av øvre ekstremitetsstyrke, sensasjon og bevegelsesytelse.
2. Evaluering av klinisk meningsfulle forbedringer gjennom deltaker rapporterte resultater relatert til aktiviteter i dagliglivet, QOL og globale inntrykk av endring.
3. Nevrofysiologiske vurderinger for å vurdere mekanismene for utvinning etter hver intervensjonsperiode, men også for å hjelpe til med å identifisere nevrofysiologiske korrelater av "respondere" med hver terapi.

I denne randomiserte crossover-studien vil deltakerne motta to måneder med ikke-invasive TSC-er over livmorhalsen i livmorhalsen i kombinasjon med funksjonell oppgavepraksis (minimum 12 økter/måned) foran eller fulgt av to måneder med PCM og funksjonell oppgavepraksis, med en 4-ukers vaskeperiode mellom hvert intervensjon. Med denne designen vil vi kunne undersøke den relative effekten av hvert paradigme innen en enkelt deltaker og begynne å identifisere nevrofysiologiske og/eller kliniske egenskaper som kan bidra til å veilede klinisk identifisering av passende deltakere for hver intervensjon.

Minimumstreningsdosen for hver intervensjonsblokk er 12 økter/måned, for totalt 24 økter med trening i hver behandlingsfase. Deltakerne vil bli invitert til å fullføre opptil 5 økter per uke hvis det er mulig. Deltakerne vil bli pålagt å fullføre et sammenlignbart antall intervensjonsøkter (dvs. innen 10%) i hver av de to intervensjonene for å sikre at noen effekter ikke tilskrives forskjeller i dosering. Hver intervensjonsøkt vil omfatte minst 60 minutters funksjonell oppgavepraksis for øvre ekstremitet (FTP). FTP vil være fullført med typiske rehabiliteringsaktiviteter (f.eks. Bevegelsesområde, styrking av aktiviteter, bevegelige binders, klær, kopper, etc.) samt Rejoyce Rehabilitation Workstation (Rehabtronics, Alberta), som inkluderer dataspill i rehabiliteringsaktiviteten.

Transcutan cervical ryggmargsstimulering (TSCs) livmorhals transkutan ryggmargsstimulering vil bli levert etter tidligere rapporterte retningslinjer. Sirkulære (1,25 ") elektroder vil bli plassert over livmorhalsen mellom C3 og C4 vertebralt nivå, med rektangulære returelektroder plassert enten over clavicles eller iliac crests. Bifasisk stimulering vil bli levert kontinuerlig ved 30Hz, med en pulsbredde på 1 ms, og overlappende 10 kHz bærerfrekvens (Gelenitis et al 2024; Moritz et al 2024). Stimulering vil bli levert med en strømintensitet under motorisk terskel, som er under intensiteten som kreves for å fremkalle en muskel rykning. Cervical TSCs vil bli levert i minst 60 minutter under hver treningsøkt, og FTP vil oppstå under den aktive stimuleringen.

Sammenkoblet kortikospinal motoneuronal stimulering (PCMS) sammenkoblet transkraniell magnetisk stimulering og nervestimulering vil bli implementert etter en tidligere publisert protokoll for individer med SCI (Jo et al 2023). To figur-åtte spoler vil bli brukt til å levere bilateral magnetisk stimulering av motorisk cortex og vil bli kombinert med synkron elektrisk stimulering av brachial plexus og ulnar nerver, bilateralt. Tidspunktet for stimuli vil bli bestemt for å sikre at elektriske volleyer ankommer den kortikospinale motoneuronale synapsen med et passende intervall for å indusere langsiktig potensiering. I løpet av hver økt vil 360 sammenkoblede stimuli bli levert med en frekvens på 0,2 Hz. Stimuleringsparadigmet bør ta omtrent 30 minutter. Etter dette vil deltakerne deretter fullføre 60 minutter med FTP.

Functional Task Practice (FTP) Et typisk rehabiliteringsprogram vil bli definert og levert i samråd med fysiske og ergoterapeuter. Programmet vil bestå av funksjonelle oppgaver, inkludert repeterende aktiviteter med grov bevegelse i øvre ekstremitet, isolerte fingerbevegelser, enkel og kompleks klype og ta tak i aktiviteter. For hver kategori vil 4-10 aktiviteter med forskjellige vanskelighetsnivåer bli identifisert. Hver deltaker vil utføre minst 1-2 øvelser i hver kategori under hver behandlingsøkt. Aktiviteter i hver kategori vil bli valgt i henhold til deltakernes evne og justert basert på utviklingen av evnen til å utføre den funksjonelle oppgaven over tid (gradert trening).

Vurderingstiltak

Vurderinger vil skje ved baseline og deretter månedlig i fem måneder, tilsvarende begynnelsen, midtpunktet og slutten av hver behandlingsblokk. Alle deltakerne vil også ha en tre måneders oppfølgingsvurdering for å evaluere oppbevaring av eventuelle intervensjonseffekter (dvs. overføring nevroplastisitet).

Resultater Kliniske tiltak vil bli fullført av en ergoterapeut som er blendet for deltakernes gruppeallokering. Vurderingene vil omfatte kliniske mål for øvre ekstremitetsstyrke, sensasjon og funksjon inkludert de internasjonale standardene for nevrologisk klassifisering av ryggmargsskade (ISNCSCI) og relaterte underkorer som øvre ekstremitetsmotorscore og sensoriske score samt den graderte omdefinerte vurderingen av styrkesensasjon og ytelse (GRASSP). Pasient rapporterte utfall vil evaluere selvrapportert evne til å utføre aktiviteter i dagliglivet (SCIM-III), generell livskvalitet (WHO-QOL BREF) og deltakerens globale inntrykk av endring (PGIC) i begynnelsen og slutten av hver intervensjonsblokk (figur 1).

Nevrofysiologiske vurderinger vil omfatte transkraniell magnetisk stimulering (TMS) over motorisk cortex for å vurdere eksitabiliteten til kortikospinalkanalen, så vel som stimulering til livmorhals dorsale røtter for å evaluere endringer i livmorhalsens spinal ledningsekspurvhet fra de fremkalte multisegmenterende motoriske responser (CMMRS). TMS av cortex har blitt brukt mye hos mennesker for å vurdere integriteten til den synkende kortikospinalveien (Di Lazzaro et al 2008). Deltakerne vil sitte i rullestolen. Enkel puls -TMS vil bli levert ved økende stimuleringsintensitet, med tre stimuli (5s fra hverandre) ved hver intensitet, inntil et platå i fremkalte responser er nådd, eller vi når 100% maksimal stimulatorutgang eller deltakerens tolerabilitet. Overflate EMG vil bli registrert fra flere øvre ekstremitetsmuskler, bilateralt.

I et enkelt besøk vil CMMRs bli fremkalt transkutant ved bruk av enkeltstimuli (1MS monofasisk puls). Muskelsvar vil bli samlet fra flere øvre ekstremitetsmuskler som per ovenfor. Stimulering vil bli levert med en intensitet under motorisk terskel for alle muskler og vil deretter bli økt gradvis til et platå i fremkalte responser over flere muskler oppnås, eller til deltagertoleransen er nådd. Intensitetsøkningene vil bli valgt for å sikre minst 9 målinger langs den lineære delen av rekrutteringskurven. Deltakerne vil motta 3 stimuli ved hver intensitet, og stimuli vil bli levert 5s fra hverandre (D'Amico et al 2013). Maximal Compound Muscle Action Potensials (MMAX) vil bli oppnådd ved fullføring av økten ved supramaximal stimulering av brachial plexus (0,2 m pulsbredde).

Dataanalyse Nevrofysiologi måler området for refleksresponsene og MEP -ene oppnådd fra TMS vil bli normalisert til MMAX -området som tilsvarer den samme muskelen. Områdene ( % MMAX) vil bli plottet mot stimuleringsintensiteten (som en % maksimal stimulatorutgang ( % MSO) eller % av motorisk terskel (XMT)) og passer med en 3-parameter Sigmoid-funksjon (D'Amico et al 2020, Klimstra & Zehr 2008). Stimuleringsintensiteten som kreves for å fremkalle en respons 50% av maksimal respons (S50) og de maksimale fremkalte responsene (CMMRMAX) vil bli beregnet for hver muskel ved å montere eksperimentelle data med en tre-parameter sigmoidfunksjon (D'Amico et al 2013, Klimstra & Zehr 2008). Disse tiltakene vil deretter bli sammenlignet mellom de to intervensjonene (TSC og PCM) innen hver deltaker.

Kliniske og pasientrapporterte utfallsmålingspoeng på hvert pasientrapportert utfallsmål og klinisk vurdering vil følge standardprotokollen for å score hver vurdering. Alle score vil bli sammenlignet mellom baselinjer, slutten av hver intervensjonsperiode og 3-måneders oppfølging.