Hemiparetisk arm robotmobilisering med icke-invasiv elektrisk stimulering (hARMonies)

Den allmänna teorin om den hämmande interhemisfäriska konkurrensen spekulerar i att under fysiologiska förhållanden befinner sig de två hjärnhalvorna i ett tillstånd av balanserad ömsesidig hämning. Följaktligen har vissa elektrofysiologiska och funktionella avbildningsstudier visat att en stroke med involvering av motorisk funktion leder till minskad excitabilitet i påverkad hemisfär M1 och till ökad excitabilitet av kontralateral M1. Stroke kan därför försämra den interhemisfäriska balansen, vilket leder till en minskad hämning av kontralesional hemisfär av ipsilesional hemisfär och, i sin tur, till en ökad hämning av ipsilesional hemisfär av kontralesional hemisfär.

Denna obalans i cerebrala hemisfärers excitabilitet tenderar att minska under den funktionella återhämtningen under de första månaderna efter stroke, i proportion till den funktionella återhämtningen av de ipsilaterala strukturerna.

Alternativt är varaktigheten av frisk hemisfärshyperaktivering i kronisk fas efter stroke vanligtvis ett index för liten funktionell återhämtning och är korrelerad med en större strukturell skada på den ipsilesionala kortikospinalkanalen och transcallosala fibrer, även om vissa studier har föreslagit en ställföreträdande roll för en frisk hemisfär.

Nyligen har några författare föreslagit en strukturell reservbaserad bimodal modell för återhämtning, för vilken den ställföreträdande modellen endast skulle vara giltig för patienter med dåliga strukturella reserver (och därför mer omfattande skador), medan den interhemisfäriska konkurrensmodellen skulle vara giltig för patienter med större strukturella reserver.

Mot bakgrund av dessa data är det tänkbart att procedurer som syftar till att främja återupprättandet av en normal balans i interhemisfärisk interaktion kan underlätta motorisk återhämtning av den paretiska extremiteten, åtminstone hos patienter med lämpliga strukturella reserver.

Transkraniell stimulering med likström (tDCS) är en icke-invasiv hjärnstimuleringsteknik som använder lågintensiv elektrisk ström vid konstant spänning och variabel varaktighet som kan modulera kortikal excitabilitet effektivt, varaktigt (med effekter som börjar under stimulering och som varar i en några timmar från slutet av stimuleringen) och säkert hos friska försökspersoner: dessutom kan den producera förändringar av excitabilitet i båda riktningarna (dvs. mot en ökning och mot dess minskning) i beroende av elektrodernas placering på hårbotten.

Specifikt verkar t-DCS inducera metaplasticitetsfenomen, det vill säga en polaritetsberoende modulering av svaret på efterföljande synaptiska potentieringsprotokoll. Med tanke på dessa resultat och slutsatserna från en nyligen genomförd metaanalys, verkar det lämpligt att exponera en patient för t-DCS omedelbart före eller i ett tidigt stadium av intervention som syftar till att främja synaptisk plasticitet, såsom neurorehabiliteringstekniker.

Vid sidan av de traditionella fysioterapiteknikerna har många forskargrupper runt om i världen under de senaste tjugo åren börjat utveckla robotar som stödjer fysiska behandlingar.

En genomgång av kliniska prövningar av robotmedierad sjukgymnastik visar hur denna innovativa rehabiliteringsteknik är effektiv både hos akuta och kroniska strokepatienter, även om den inte har bevisats sin överlägsenhet gentemot traditionella rehabiliteringsmetoder.

I denna studie kommer utredarna att använda ett robotexoskelett som tillåter riktade ingrepp på specifika uppgifter i de tre rumsliga dimensionerna; denna robot, som marknadsförs under namnet Armeo Power® (Hocoma AG, Schweiz), är en av de mest avancerade rehabiliteringsanordningarna för den övre extremiteten. Effektiviteten av detta verktyg har visats i en nyligen genomförd multicenterstudie av patienter med kronisk stroke med måttligt svår motorisk underskott i övre extremiteterna.

Syftet med denna studie är att utvärdera fördelarna med kombinationen av dubbel t-DCS (ipsilesional excitation och kontralesional inhibition) och robotterapi med Armeo Power® vid behandling av kroniska strokepatienter med förlamning i övre extremiteterna.

Denna studie är en dubbelblind randomiserad kontrollerad studie där patienter med kronisk stroke med pares i övre extremiteterna som genomgått robotbehandling med Armeo Power® kommer att randomiseras till samtidig dubbel tDCS (excitatorisk på den skadade sidan och hämmande på hälsosidan) o sham tDCS.

Alla patienter kommer att genomgå en första utvärdering innan behandlingen påbörjas (mellan 30 och 15 dagar före start) där den kommer att fyllas i ett formulär med anamnes och personuppgifter och undertecknas informerat samtycke.

När patienten är berättigad kommer patienten att utsättas för en första klinisk utvärdering med hjälp av validerade skalor, en kinematisk utvärdering av övre extremiteternas motoriska prestanda med ArmeoPower® och en neurofysiologisk utvärdering.

I slutet av utvärderingen kommer varje patient att tilldelas genom ett randomiserat system till en av två studiegrupper:

• Grupp A: robotbehandling med Armeo Power® associerad med REAL dual tDCS (anodisk på skadad hemisfär, katod på frisk hemisfär) - 40 patienter
• Grupp B: robotbehandling med Armeo Power® associerad med SHAM dual tDCS - 40 patienter

Omedelbart före behandlingens start (tid T-1), kommer varje deltagare att utföra en andra klinisk bedömning och kinematisk utvärdering och kommer att påbörja behandlingen samma dag i gymmet på Private Department of Saint Lucia Foundation.

ArmeoPower®-enheten är en exoskelettrobot för rehabilitering av övre extremiteter som kan tillåta patienten att utföra rörelser av proximala (axel-armbågsrörelser) och distala (rörelser i handleden) av de övre extremiteterna.

När robotens armar är anpassade till patentets övre extremitet, monteras exoskelettet och ställs in för att definiera aktionsområdena och utforskningsvolymerna.

I början av varje session kommer ArmeoPower® exoskelett att monteras enligt patientens lagrade inställningar, vilket tar cirka 10 minuter.

När den väl är monterad fortsätter den till verklig eller sken tDCS-stimulering, beroende på vilken grupp patienten tillhör.

Deltagare i grupp A kommer att utföra verklig dubbel tDCS-stimulering omedelbart före varje session av robotbehandlingen, medan patienter i grupp B kommer att utföra behandlingen med robotplattform med samma intensitet och varaktighet som grupp A men föregås av skendubbel tDCS-stimulering.

Verklig dubbel tDCS-stimulering kräver applicering av anoden över den skadade motoriska cortex (M1) och av katoden på den friska motoriska cortex (M1), för att samtidigt utföra en excitabilitetsdämpning av frisk hemisfär och en aktivering av den ischemiska cortex.

Motorisk cortex stimuleras samtidigt med en intensitet lika med 1-2 mA och under en maximal varaktighet av 20 minuter. Sham dual t-DCS kräver applicering av elektroderna i samma positioner och under samma varaktighet, men utan leverans av elektrisk stimulering.

Robotrehabiliteringsbehandlingen påbörjas omedelbart efter avslutad stimulering, och själva behandlingen kommer att pågå i 30 minuter. Roboten kan avlasta armens vikt och hjälpa patienten under motorkörning. Patienten ser på en monitor målen på vilka han ska flytta effektorn och utför rörelsen med hjälp av roboten, som kompenserar patientens motoriska underskott. Videospelsbaserade övningar och funktionella träningsövningar för dagliga aktiviteter utförs med visuell, akustisk och prestationsfeedback. En sjukgymnast med ett specifikt utbildningsintyg är alltid närvarande under sessionerna, i förhållandet 1:1 med patienter.

Varje patient kommer att utföra 5 sessioner per vecka under två på varandra följande veckor, varefter kommer att utföras kliniska, kinematiska och neurofysiologiska utvärderingar förväntas T0; patienten kommer sedan att omvärderas i uppföljning vid en månad (T1) och vid 3 månader efter avslutad behandling (T2), med kliniska och kinematiska bedömningar.

Data kommer att analyseras med hjälp av parametrisk statistik om de verkar vara normalfördelade (baserat på Kolgomorov-Smirnov-test med Lilliefors-korrigering), i synnerhet genom att tillämpa en tvåvägs blandad modellanalys av varians (med en intra- och interfaktor mellan försökspersonerna) ). Om data inte ser ut att vara normalfördelade kommer de att analyseras med Friedmans analys för intrasubjektvariationerna och av Mann-Whitneys u-test för variationer mellan de två grupperna. Signifikansnivån kommer att sättas till 0,05 för all analys, förutom för post-hoc som Bonferroni-korrigeringen tillämpas på.

Riktlinjer för säker användning av icke-invasiv hjärnstimulering (Wassermann, 1998) kommer att respekteras; deltagarna ska kunna skriva under ett informerat samtycke.

Det finns inga litteraturrapporter om biverkningar eller kontraindikationer med avseende på användningen av ArmeoPower® robotplattform, förutom för patienter med allvarliga missbildningar av den paretiska övre extremiteten, som är uteslutna från denna studie. Data om patienter kommer att vara anonyma och lagras med lösenordsskydd. Det kommer inte att finnas några prover av biologiskt material, läkemedelsleveranser, friska frivilliga eller djur.