Przezskórne elektryczne hamowanie nerwów za pomocą prądu przemiennego o średniej częstotliwości (tMFAEC)

1. WPROWADZENIE I UZASADNIENIE

Pacjenci cierpiący na zaburzenia neurologiczne często doświadczają niepożądanych czynności czuciowo-ruchowych, m.in. nadwrażliwość, spastyczność oraz hiper- i dystonia. Aby przezwyciężyć te niepełnosprawności, różne interwencje terapeutyczne, np. wdrażane są leki doustne, zastrzyki z neurotoksyny botulinowej, środki miejscowo znieczulające, przezskórna stymulacja elektryczna i operacje. Jednak często nie oferują one trwałych rozwiązań. Stymulacja elektryczna zmiennymi prądami elektrycznymi o średniej częstotliwości (MFAEC; 2-50 kHz) może hamować aktywność obwodowych nerwów ruchowych i wytwarzanie siły, jeśli jest wszczepiona bezpośrednio na nerw obwodowy będący przedmiotem zainteresowania. Mniej inwazyjną alternatywą może być podawanie przezskórnych zmiennych prądów elektrycznych o średniej częstotliwości (tMFAEC), tj. podawanie prądów elektrycznych przez skórę. Teoretycznie podanie tMFAEC na nerw czuciowy może spowodować nawet częściową lub całkowitą (odwracalną) blokadę nerwu, służąc tym samym jako środek znieczulający do zabiegów chirurgicznych lub bolesnych. Obiecujące badanie przedkliniczne przeprowadzone przez Kim i wsp.1 wykazało już, że stymulacja tMFAEC przy 10 kHz może częściowo hamować zarówno percepcję sensoryczną, jak i aktywność motoryczną.

1. CEL I HIPOTEZA

   Głównym celem niniejszej pracy jest potwierdzenie dotychczasowych wyników w literaturze.

   Przypuszcza się, że stymulacja tMFAEC dystalnego nerwu pośrodkowego:

   • Zmniejsz percepcję sensoryczną w palcu wskazującym i środkowym
   • Zahamuj wytwarzanie siły przez palec wskazujący i środkowy

2. MIERNIKI WYNIKÓW 2.1 Podstawowy miernik wyników

   Ocena peryferyjnej percepcji czuciowej i wytwarzania siły w palcu wskazującym i środkowym po przyłożeniu tMFAEC do dystalnego nerwu pośrodkowego prądem o stałym natężeniu 31,5 mA i częstotliwości 10 kHz. Obwodowa percepcja czuciowa zostanie zmierzona za pomocą badania monofilamentu Semmesa-Weinsteina i algometrii ciśnieniowej, która mierzy odpowiednio wrażenia dotykowe i naciskowe. Ocena wytwarzania siły będzie mierzona elektronicznym ręcznym dynamometrem (CompuFet 2).

   2.2 Miary wyników drugorzędnych I. Potwierdzenie bezpieczeństwa uczestnika tMFAEC poprzez określenie maksymalnej pojemności tolerowanej przez uczestnika. Oznaczenie ocenia się poprzez stopniowe zwiększanie tMFAEC do indywidualnego progu bólu przy maksymalnym natężeniu prądu 35mA.

   II. Ocena wpływu innej częstotliwości tj. 2kHz przy stałym natężeniu prądu 31,5mA na poziom hamowania sensomotorycznego.

   III. Ocena wpływu dwóch zasadniczo różnych elektrod (tj. PALS Platinum Electrodes 50x50mm i 3M™ Red Dot™ Elektrode foam base Klevende Gel, 2228) na poziomie hamowania sensomotorycznego.

   IV. Ocena poziomu impedancji w zależności od częstotliwości oraz wpływu impedancji na poziom hamowania sensomotorycznego.

   V. Ocena wpływu głębokości nerwu pośrodkowego na poziomie przedramienia na poziom hamowania sensomotorycznego.

3. PROCEDURA BADANIA I POMIARY

Najpierw zostanie zidentyfikowana lokalizacja i głębokość (w mm) nerwu pośrodkowego za pomocą ultrasonografu Sono Site Xporte z głowicą liniową wysokiej częstotliwości HFL38 (15-6MHz). Skóra nad nerwem pośrodkowym zostanie oczyszczona eterem. Elektroda 1 zostanie umieszczona na skórze nad nerwem pośrodkowym w pobliżu więzadła poprzecznego nadgarstka. Elektrodę 2 umieszcza się 7 cm nad elektrodą 1, tuż nad przebiegiem nerwu pośrodkowego w przedramieniu (zidentyfikowanym za pomocą USG). Umiejscowienie elektrod zostanie nieznacznie zmienione, jeśli stymulacja MFAC wywoła niepożądany skurcz mięśni wtórny do bezpośredniej stymulacji połączenia nerwowo-mięśniowego lub asynchronicznego pobudzenia nerwu. Na przykład, jeśli stymulacja spowoduje skurcz mięśnia kłębu, położenie elektrod zostanie nieznacznie przesunięte (około 0,5 cm) w stronę łokciową lub proksymalną.

Następnie uczestnicy zostaną posadzeni na krześle, a ich ramiona zostaną umieszczone na stole testowym. Wysokość krzesła zostanie dostosowana tak, aby uczestnicy mogli położyć ręce na stole z obydwoma barkami pod kątem około 35° odwodzenia i 45° zgięcia oraz łokciami pod kątem około 45° zgięcia. Do podparcia nadgarstków i przedramion zostanie użyta sztywna płyta Styrofoam™.

Aby zastosować stymulację tMFAEC poprzez elektrody powierzchniowe (elektrody platynowe PALS 50x50mm i żel klevende 3M™ Red Dot™ Elektrode, 2228) oraz zmierzyć poziom impedancji, użyjemy następującego urządzenia:

● Izolowany bipolarny stymulator prądu stałego DS5

Aby wytworzyć dwufazowy, stały, niemodulowany prąd przemienny o częstotliwości 10 kHz, generujemy przebieg na generatorze sygnału i dostarczamy go na wejście DS5.

Badanie monofilamentu Semmesa-Weinsteina i algometria ciśnieniowa:

Testy te zostaną przeprowadzone przy linii podstawowej i 100% natężeniu prądu zarówno w grupie stymulacji 2 kHz, jak i 10 kHz.

Wrażenia dotykowe - Zostanie użyty zestaw 20 nylonowych żyłek, sklasyfikowanych według średnicy żyłki. Każda nić zostanie dociśnięta do skóry, zaczynając od najmniejszej średnicy, aby uzyskać rosnącą metodę badania progu. Wszystkie monofilamenty będą utrzymywane w kontakcie ze skórą, aż się zgina (tworząc „literę C”), a następnie zostaną usunięte po 1 sekundzie. Podczas tego testu wszyscy uczestnicy zostaną poproszeni o zamknięcie oczu i wskazanie, czy mogą wyczuć stymulację monofilamentu.

Zarówno dla 2 kHz, jak i 10 kHz, stymulacja tMFAEC będzie stosowana przez 5 sekund. Następnie stymulacja monofilamentu rozpocznie się 1-3 sekundy po rozpoczęciu stymulacji tMFAEC, tak aby uczestnicy nie mogli przewidzieć początku stymulacji monofilamentu.

Próg dotykowy zostanie zapisany w miligramach zgodnie z zaleceniami producenta, a wartości siły zostaną przedstawione za pomocą skali logarytmicznej.

Uczucie nacisku/bólu — zostanie użyty algometr o średnicy 1 centymetra. Nacisk zostanie zastosowany w kierunku prostopadłym za pomocą algometru. Uczestnicy zostaną poinstruowani, aby wskazać, kiedy odczuwają przejście od dotyku/nacisku do bólu, co odpowiada progowi bólu związanego z uciskiem każdego uczestnika. Ciśnienie będzie zwiększane w tempie 1kg/cm² i zwalniane po tym, jak pacjent zgłosi ból. Ciśnienie zostanie zastosowane po stymulacji tMFAEC. Po osiągnięciu progu bólu uciskowego stymulacja tMFAEC zostanie zatrzymana.

Wszystkie wartości progowe bólu uciskowego zostaną zapisane w kg/cm².

Ocena produkcji siły: Ten test zostanie przeprowadzony na linii podstawowej i przy 100% intensywności.

Dostosowana plastikowa rama (120 x 110 mm) z łukiem zostanie umieszczona pod dłonią, aby utrzymać około 0° wyprostu nadgarstka i zgięcia śródręczno-paliczkowego. Następnie 2 paski zostaną użyte do przymocowania nadgarstka i przedramienia uczestnika do platformy testowej, aby ograniczyć przenoszenie siły z proksymalnych mięśni oraz ze stawów łokciowych i barkowych.

Uczestnicy będą naciskać czujnik siły (tj. elektroniczny ręczny dynamometr (CompuFET 2)) głową paliczka bliższego każdego palca wskazującego i środkowego. Pozycja nadgarstka i dłoni zostanie zoptymalizowana, aby zmaksymalizować udział wewnętrznych mięśni dłoni. Aby określić siłę docelową, uczestnicy zostaną poproszeni o naciskanie czujników przy użyciu maksymalnego dobrowolnego skurczu (MVC). Podczas pomiarów MVC monitor cyfrowy będzie dostarczał wizualnej informacji zwrotnej o siłach palców wirtualnych, obliczanych jako suma sił wytwarzanych przez palec wskazujący i środkowy. Pomiar MVC zostanie powtórzony 3 razy, a wartości zostaną uśrednione.

Po 3-5 ćwiczeniach zadanie zostanie powtórzone ze stymulacją MFAC. Zadania będą realizowane w 4 warunkach: 90-100% MVC, 100% stymulacja tMFAEC przy 2kHz lub 10kHz oraz zastosowanie elektrod platynowych lub 3M. Te 4 warunki zostaną powtórzone 3 razy. Pomiędzy każdym pomiarem przewidziana jest 1 minuta przerwy.

8. ANALIZA STATYSTYCZNA Dane zostaną przedstawione z wykorzystaniem wartości średniej i odchylenia standardowego lub mediany i przedziału międzykwartylowego zgodnie z rozkładem danych (odpowiednio rozkład normalny lub nienormalny).

8.1 Podstawowy wynik badania Porównanie progu dotykowego na poziomie hamowania czuciowo-ruchowego między wartością wyjściową a intensywnością 100% MFAC (31,5 mA) przy dwóch różnych częstotliwościach stymulacji, tj. 2 kHz i 10 kHz, jednokierunkowa ANOVA z powtarzanymi pomiarami (w przypadku rozkładu normalnego danych) lub test Friedmana (w przypadku braku rozkładu normalnego) zostanie zastosowany dla każdego palca wskazującego i środkowego, po czym nastąpi test post-hoc.

Do porównania progów bólu uciskowego między wartościami wyjściowymi i 100% intensywności stymulacji tMFAEC w palcu wskazującym i środkowym oraz do porównania sił palców między trzema fazami przy użyciu znormalizowanych wartości średnich i minimalnych, jednokierunkowa ANOVA z powtarzanymi pomiarami lub test Friedmana będzie użyty. Aby dokładnie ocenić istotne różnice, zostanie zastosowany test t Studenta lub test rang ze znakiem Wilcoxona z poprawką Bonferroniego.

Poziom istotności zostanie ustalony na poziomie p < 0,05.

8.2 Wyniki badań wtórnych Potwierdzenie bezpieczeństwa uczestnika tMFAEC poprzez określenie maksymalnego natężenia prądu, z jakim może zmagać się uczestnik, zostanie przedstawione za pomocą statystyk opisowych.

Ocena wpływu dwóch różnych elektrod z zasadniczo różnych materiałów na poziom hamowania sensomotorycznego zostanie przedstawiona za pomocą statystyk opisowych.

8.3 Analiza okresowa Nie dotyczy