Wpływ pięciu sesji podwójnego tDCS na wydajność kończyn dolnych w podostrym udarze mózgu

Udar mózgu jest główną przyczyną długotrwałej niepełnosprawności. Powrót funkcji motorycznych po udarze mózgu jest często niepełny, pomimo zastosowania klasycznych technik rehabilitacji. Na początku XXI wieku przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) została wprowadzona jako nieinwazyjne narzędzie odwracalnej modulacji pobudliwości mózgu u ludzi, w którym urządzenie wysyła stały, niski prąd stały (DC) dostarczany do obszaru zainteresowania przez elektrody. Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) była stosowana w neurorehabilitacji z korzyścią dla pacjentów z udarem niedokrwiennym w różnych stadiach udaru, zwłaszcza w fazie ostrej, podostrej i przewlekłej, z doniesieniami pozytywnymi i dotyczącymi bezpieczeństwa.

Po udarze pobudliwość uszkodzonej półkuli jest zmniejszona i postrzegana jako nadaktywna pobudliwości półkuli nieuszkodzonej. Zgłaszano nieprawidłowo wysokie hamowanie międzypółkulowe (IHI) z nienaruszonej do uszkodzonej półkuli. Plastyczność nerwowa rozpoczyna się we wczesnych stadiach po udarze. Zapobieganie zaburzeniom równowagi IHI i zwiększanie pobudliwości uszkodzonej półkuli we wczesnej fazie byłoby korzystne w rehabilitacji poudarowej.

W oparciu o efekty specyficzne dla polaryzacji, anodowy tDCS zwiększa pobudliwość korową, a katodowy tDCS zmniejsza pobudliwość korową. Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) może być stosowana w dwóch różnych wariantach: monocefalicznym i dwupółkulowym/podwójnym tDCS (przyłożenie dwóch elektrod do obu półkul mózgowych w tym samym czasie). Aby wywołać regenerację motoryczną po udarze, zwykle stosuje się dwa różne montaże jednogłowowe: i) w celu przywrócenia pobudliwości w uszkodzonej półkuli: anoda nad uszkodzoną półkulą i katoda jako elektroda odniesienia umieszczona nad obszarem przeciwoczodołowym ii) regulacja w dół pobudliwość nieuszkodzonej półkuli i ponowne zrównoważenie IHI: katoda nad nieuszkodzoną półkulą i anoda jako elektroda odniesienia. Można również zastosować dual-tDCS, co pozwala na jednoczesne sprzężenie pobudzającego i hamującego wpływu na obie kory mózgowe. Istnieje niewiele dowodów wskazujących na to, że tDCS (jednogłowowy i dwupółkulowy/podwójny tDCS) może poprawić sprawność kończyn dolnych natychmiast i co najmniej 3 miesiące. Jednak nadal nie jest jasny wpływ na wydajność chodu i siłę mięśni.

Ostatnio u zdrowych ochotników opisano dwupółkulowy tDCS, w którym pobudza jedną półkulę za pomocą stymulacji anodowej i hamuje drugą za pomocą stymulacji katodowej, w celu większego wzmocnienia uczenia się motorycznego rąk w porównaniu z jednopółkulowym tDCS. Odpowiednie zmiany wywołane przez tDCS zostały zgłoszone w badaniu obrazowym jako obejmujące interakcje międzypółkulowe.

Dual-tDCS jest ostatnio stosowany w rehabilitacji, której celem jest zmniejszenie hamowania wywieranego przez nieuszkodzoną półkulę na uszkodzoną półkulę i przywrócenie normalnej równowagi IHI. Doniesiono, że podwójny tDCS w połączeniu z treningiem lub jednoczesną terapią zajęciową/fizyczną poprawia uczenie się umiejętności motorycznych i funkcje niedowładnej kończyny górnej u pacjentów z przewlekłym udarem mózgu.

Funkcje kończyn dolnych są często upośledzane po uderzeniu, jednak mniej badań koncentrowało się na wpływie tDCS na funkcje kończyn dolnych. Pojedyncza sesja anodowego tDCS na kończynie dolnej M1 wykazała znaczną poprawę efektu ćwiczeń ruchowych niedowładnej kostki, wytwarzania siły przez niedowładne prostowniki stawu kolanowego oraz stabilność postawy u pacjentów z przewlekłym udarem mózgu. Badanie wykazało poprawę szybkości chodu natychmiast po pojedynczej sesji samego podwójnego tDCS u pacjentów z podostrym udarem mózgu.

W oparciu o poprzednie badanie, natężenie prądu tDCS 1-2 mA jest zwykle używane do modulowania aktywności mózgu. Właściwa dostarczana gęstość prądu wynosi od 0,029 do 0,008 mA/cm 2. Im wyższa gęstość prądu, tym dłuższa, silniejsza i głębsza stymulacja neuronów korowych. Dlatego u pacjentów po udarze zastosowano prąd o natężeniu 2 mA tDCS w celu poprawy sprawności kończyn dolnych. Po homologicznych obszarach mózgu obszar motoryczny kończyn dolnych jest głęboki, a wcześniejsze badania wykazały, że prąd o natężeniu 2 mA tDCS może przejść przez obszar mózgu kończyn dolnych.

Co więcej, Tahtis i wsp., 2013 stwierdzili, że użycie 2 mA podwójnego tDCS może poprawić prędkość chodu natychmiast po pojedynczej sesji w podostrym udarze mózgu, a Klomjai i wsp., 2018 stwierdzili, że pojedyncza sesja podwójnego tDCS 2 mA z fizykoterapią w podostrym udarze natychmiast poprawiło wydajność siadania i wstawania, większą niż sama fizjoterapia. Mechanizmy działania postawiono hipotezę, że ciągła stymulacja ma wpływ na zmiany plastyczności neuronów. Dlatego zasugerowali, że dalsze badania powinny obejmować więcej sesji dual-tDCS połączonych z fizjoterapią w celu poprawy sprawności kończyn dolnych i określenia długotrwałego efektu.

Wpływ 5 kolejnych sesji dual-tDCS podczas fizjoterapii na sprawność kończyn górnych wykazał znaczną poprawę funkcji motorycznych kończyn górnych i utrzymywał się przez co najmniej 1 tydzień. W tym badaniu wykazano długotrwały efekt od co najmniej jednego tygodnia do trzech miesięcy. Istnieją dowody na to, że 5 kolejnych dni tDCS na jednej półkuli wydaje się poprawiać funkcje motoryczne kończyn dolnych bez poważnych skutków ubocznych u pacjentów po udarze mózgu. Nadal nie jest jasny wpływ wielu sesji podwójnego tDCS na wydajność chodu i siłę mięśni jako długotrwały efekt wielokrotnych sesji dual-tDCS.

Dlatego celem niniejszego badania jest zbadanie skuteczności 5 kolejnych sesji dual-tDCS w połączeniu z konwencjonalną fizjoterapią na funkcje kończyn dolnych po udarze w stanie podostrym. Wyniki kliniczne oceny sprawności kończyn dolnych będą obejmowały siłę mięśni ocenianą za pomocą ręcznego dynamometru, test Time up and go dla sprawności funkcjonalnej kończyn dolnych, pięciokrotny test siadania i stania dla dynamicznej równowagi i siły mięśni oraz pomiar rozkładu siły Zebris (FDM) do analizy chodu.