Transkutan elektrisk nervhämning med medelfrekvent växelström (tMFAEC)

1. INLEDNING OCH MOTIVERING

Patienter som lider av neurologiska störningar upplever ofta oönskade sensorimotoriska aktiviteter t.ex. hypersensibilisering, spasticitet och hyper- och dystoni. För att övervinna dessa funktionsnedsättningar kan olika terapeutiska insatser t.ex. orala mediciner, botulinumneurotoxininjektioner, lokalanestetika, transkutan elektrisk stimulering och operationer genomförs. Dessa erbjuder dock ofta inte permanenta lösningar. Elektrisk stimulering med medelfrekventa elektriska växelströmmar (MFAEC; 2-50 kHz) kan hämma perifera motoriska nervaktiviteter och kraftproduktion, när de implanteras direkt ovanpå den perifera nerven av intresse. Administrering av transkutana medelfrekventa elektriska växelströmmar (tMFAEC), dvs administrering av elektriska strömmar genom huden, kan erbjuda ett mindre invasivt alternativ. Teoretiskt sett kan administrering av tMFAEC på sensorisk nerv till och med resultera i partiell eller fullständig (reversibel) nervblockering och därigenom fungera som en anestesi för att utföra kirurgiska eller smärtsamma ingrepp. En lovande preklinisk studie av Kim et al.1 har redan visat att tMFAEC-stimulering vid 10 kHz delvis kan hämma både sensorisk perception och motorisk aktivitet.

1. MÅL OCH HYPOTES

   Det primära syftet med denna studie är att bekräfta tidigare resultat i litteraturen.

   Det antas att tMFAEC-stimulering på den distala medianusnerven skulle:

   • Minska sensorisk uppfattning i pek- och långfingret
   • Hämmar kraftproduktion av pek- och långfingret

2. RESULTATMÄTTER 2.1 Primärt resultatmått

   Bedömning av perifer sensorisk perception och kraftproduktion i pek- och långfingret när tMFAEC appliceras med en fast strömintensitet på 31,5mA vid en frekvens av 10kHz till den distala medianusnerven. Den perifera sensoriska perceptionen kommer att mätas med Semmes-Weinstein monofilamentundersökning och tryckalgoritm som mäter taktil respektive trycksensation. Bedömningen av kraftproduktion kommer att mätas med en elektronisk handhållen dynamometer (CompuFet 2).

   2.2 Sekundära resultatmått I. Bekräftelse av deltagares säkerhet för tMFAEC genom att bestämma den maximala kapacitet som kan tolereras för en deltagare. Bestämning utvärderas genom att gradvis öka tMFAEC till individuell smärttröskel med en maximal strömintensitet på 35mA.

   II. Utvärdering av effekten av en annan frekvens, dvs 2kHz med en fast strömintensitet på 31,5mA på nivån av sensorimotorisk hämning.

   III. Utvärdering av effekten av två väsentligt olika elektroder (dvs. PALS platinaelektroder 50x50 mm och 3M™ Red Dot™ Elektrode skumbaserad klevende gel, 2228) på nivån av sensorimotorisk hämning.

   IV. Utvärdering av impedansnivån i relation till frekvensen och impedansens effekt på nivån av sensorimotorisk hämning.

   V. Utvärdering av effekten av medianusnervens djup på mitten av underarmsnivån på nivån av sensorimotorisk hämning.

3. STUDIEPROCEDUR OCH MÄTNINGAR

Först kommer platsen och djupet (i mm) för mediannerven att identifieras med hjälp av en Sono Site Xporte ultraljudsmaskin med en högfrekvent linjär givare HFL38 (15-6MHz). Huden över medianusnerven kommer att rengöras med eter. Elektrod 1 kommer att placeras på huden som ligger över medianusnerven nära det tvärgående karpalligamentet. Elektrod 2 kommer att placeras 7 cm över elektrod 1, precis ovanför mediannervens förlopp i underarmen (identifierad med ultraljud). Elektrodplaceringen kommer att justeras något om MFAC-stimulering inducerade oönskad muskelkontraktion sekundärt till direkt stimulering av den neuromuskulära övergången eller asynkron avfyring av nerven. Till exempel, om stimulering kommer att orsaka muskelsammandragning, kommer elektrodernas placering att flyttas något (ungefär 0,5 cm) mot ulnar eller den proximala sidan.

Därefter kommer deltagarna att sitta på en stol och deras armar placeras på ett testbord. Höjden på stolen kommer att justeras så att deltagarna kan lägga sina armar på bordet med båda axlarna i ca 35° abduktion och 45° flexion och armbågar vid ca 45° flexion. En styv Styrofoam™-bräda kommer att användas för att stödja både handleder och underarmar.

För att applicera tMFAEC-stimulering genom ytelektroder (PALS Platinum Electrodes 50x50mm och 3M™ Red Dot™ Elektrode skumbas klevende gel, 2228) och för att mäta impedansnivån kommer vi att använda följande enhet:

● DS5 isolerad bipolär konstantströmstimulator

För att skapa en bifasisk, stadig, omodulerad växelström på 10 kHz, genererar vi vågformen på en signalgenerator och levererar denna till DS5-ingången.

Semmes-Weinstein monofilamentundersökning och tryckalgoritm:

Dessa tester kommer att utföras vid baslinje och 100 % strömintensitet i både 2 kHz och 10 kHz stimuleringsgruppen.

Taktil känsla - En uppsättning med 20 nylonmonofilament, graderade efter monofilamentdiameter, kommer att användas. Varje monofilament kommer att pressas mot huden, med början med den minsta diametern för att erhålla en stigande metod för tröskeltestning. Alla monofilament kommer att hållas i kontakt med huden tills den böjs (som skapar en "C-bokstav") och kommer sedan att tas bort efter 1 sekund. Under detta test kommer alla deltagare att uppmanas att blunda och ange om de kan känna av monofilamentstimuleringen eller inte.

För både 2 kHz och 10 kHz kommer tMFAEC-stimulering att tillämpas i 5 sekunder. Sedan startar monofilamentstimulering 1-3 sekunder efter start av tMFAEC-stimuleringen, så att deltagarna inte kan förutse början av monofilamentstimuleringen.

Den taktila tröskeln kommer att registreras i milligram kraft enligt anvisningar från tillverkaren och kraftvärden kommer att presenteras med hjälp av en logaritmisk skala.

Tryckkänsla/smärta - En algometer med en diameter på 1 centimeter kommer att användas. Trycket kommer att appliceras i en vinkelrät riktning med hjälp av algometern. Deltagarna kommer att instrueras att ange när de känner en övergång från beröring/tryck till smärta, motsvarande varje deltagares trycksmärttröskel. Trycket kommer att ökas med en hastighet av 1 kg/cm² och släppas efter att patienten rapporterat smärta. Tryck kommer att appliceras efter tMFAEC-stimulering. När trycksmärtröskeln har nåtts kommer tMFAEC-stimuleringen att stoppas.

Alla trycksmärttröskelvärden kommer att registreras i kg/cm².

Kraftproduktionsbedömning: Detta test kommer att utföras vid baslinjen och 100 % intensitet.

En anpassad plastram (120 x 110 mm) med en båge kommer att placeras under handflatan för att bibehålla ca 0° handledsförlängning och metacarpophalangeal flexion. Därefter kommer 2 remmar att användas för att fästa deltagarens handled och underarm till en testplattform för att begränsa kraftöverföring från proximala muskler och från armbågs- och axelleder.

Deltagarna kommer att trycka på en kraftsensor (dvs en elektronisk handhållen dynamometer (CompuFET 2) med huvudet på den proximala falangen på varje pek- och långfinger. Handleds- och handpositionen kommer att optimeras för att maximera bidraget från de inneboende handmusklerna. För att bestämma målkraften kommer deltagarna att uppmanas att trycka på sensorerna med maximal frivillig kontraktion (MVC). Under MVC-mätningarna kommer en digital monitor att ge visuell feedback på virtuella fingerkrafter, beräknade som summan av krafterna som produceras av pek- och långfingret. MVC-mätningen kommer att upprepas 3 gånger och medelvärdena beräknas.

Efter 3-5 övningstider kommer uppgiften att upprepas med MFAC-stimulering. Uppgifterna kommer att utföras under 4 förhållanden: 90-100% MVC, 100% tMFAEC-stimulering vid 2kHz eller 10kHz och applicering av platinaelektroder eller 3M-elektroder. Dessa 4 villkor kommer att upprepas 3 gånger. Mellan varje mätning ges en viloperiod på 1 minut.

8. STATISTISK ANALYS Data kommer att presenteras med hjälp av medelvärden och standardavvikelsevärden eller median- och interkvartilintervall enligt datafördelningen (normal- respektive icke-normalfördelning).

8.1 Primärt studieresultat Att jämföra den taktila tröskeln på nivån av sensorimotorisk hämning mellan baslinje och 100 % MFAC-intensitet (31,5mA) med två olika stimuleringsfrekvenser, dvs 2kHz och 10kHz en enkelriktad ANOVA med upprepade mätningar (vid normalfördelning) av data) eller ett Friedman-test (om ingen normalfördelning) kommer att användas för vart och ett av pek- och långfingret följt av ett post-hoc-test.

För jämförelse av trycksmärttrösklar mellan baslinje och 100 % intensitet av tMFAEC-stimulering i pek- och långfingret och för att jämföra fingerkrafter mellan de tre faserna med normaliserade medel- och minimivärden, en enkelriktad ANOVA med upprepade mätningar eller ett Friedman-test kommer att användas. För att utvärdera de exakta signifikanta skillnaderna kommer ett Student t-test eller Wilcoxon signed-rank test med en Bonferroni-justering att användas.

Signifikansnivån sätts till p < 0,05.

8.2 Sekundära studieresultat Bekräftelse av deltagares säkerhet för tMFAEC genom att bestämma den maximala strömintensiteten som en deltagare kan presentera kommer att presenteras med beskrivande statistik.

Utvärdering av effekten av två olika elektroder med väsentligt olika material på nivån av sensorimotorisk hämning kommer att presenteras med beskrivande statistik.

8.3 Interimsanalys N.A.