Icke-invasiv neuromodulering för övre extremitetsfunktion vid ryggmärgsskada: En crossover-försök

Projektmål

Det viktigaste syftet med denna pilot är att undersöka genomförbarheten av en jämförande studie mellan två icke-invasiva neuromodulatoriska tillvägagångssätt för återställande av den övre extremitetsfunktionen efter SCI och att arbeta för att identifiera deltagarnas kohorter som är mest lämpade för varje intervention (dvs. svarare). Detta mål kommer att uppnås genom följande:

1. Utvärdering av klinisk säkerhet och effektivitet för varje intervention, inom deltagarna, genom säkerhetsövervakning och användning av standardiserade bedömningar av övre extremitetsstyrka, sensation och rörelseprestanda.
2. Utvärdering av kliniskt meningsfulla förbättringar genom deltagare rapporterade resultat relaterade till aktiviteter i det dagliga livet, QoL och globala intryck av förändringar.
3. Neurofysiologiska bedömningar för att bedöma mekanismerna för återhämtning efter varje interventionsperiod, men också för att hjälpa till att identifiera neurofysiologiska korrelat hos "svarare" till varje terapi.

I denna randomiserade crossover-studie kommer deltagarna att få två månaders icke-invasiva TSC: er över livmoderhalsen ryggmärgen i kombination med funktionell uppgiftspraxis (minst 12 sessioner/månad) föregick eller följt av två månaders PCM: er och funktionell uppgiftspraxis, med en 4-veckors tvättperiod mellan varje ingripande. Med denna design kommer vi att kunna undersöka den relativa effekten av varje paradigm inom en enda deltagare och börja identifiera neurofysiologiska och/eller kliniska egenskaper som kan hjälpa till att vägleda den kliniska identifieringen av lämpliga deltagare för varje intervention.

Den minsta träningsdosen för varje interventionsblock är 12 sessioner/månad, för totalt 24 träningssessioner under varje behandlingsfas. Deltagarna kommer att uppmanas att slutföra upp till 5 sessioner per vecka om de är möjliga. Deltagarna kommer att behöva slutföra ett jämförbart antal interventionssessioner (dvs inom 10%) i var och en av de två interventionerna för att säkerställa att eventuella effekter inte tillskrivs skillnader i dosering. Varje interventionssession kommer att inkludera minst 60 minuter av Funktionell uppgift för övre extremiteter (FTP). FTP kommer att slutföras med typiska rehabiliteringsaktiviteter (t.ex. rörelseområde, stärkande aktiviteter, rörliga pappersklipp, klädnypor, koppar, etc.) samt REVEROYCE Rehabilitation Workstation (Rehabtronics, Alberta), som innehåller datorspel i rehabiliteringsaktiviteterna.

Transkutan cervikal ryggmärgsstimulering (TSCS) Cervikal transkutan ryggmärgsstimulering kommer att levereras efter tidigare rapporterade riktlinjer. Cirkulära (1,25 ") elektroder kommer att placeras över livmoderhalsen ryggmärgen mellan C3- och C4 -ryggradsnivån, med rektangulära returelektroder placerade antingen över klavarna eller iliac crests. Bifasisk stimulering kommer att levereras kontinuerligt vid 30Hz, med en pulsbredd på 1 mm och överlappande 10 kHz bärfrekvens (Gelenit et al 2024; Moritz et al 2024). Stimulering kommer att levereras med en strömintensitet under motorgränsen, som är under den intensitet som krävs för att framkalla en muskel -ryck. Cervical TSC kommer att levereras i minst 60 minuter under varje träningssession, och FTP kommer att inträffa under den aktiva stimuleringen.

Parad kortikospinal motoneuronal stimulering (PCM) parad transkraniell magnetisk stimulering och nervstimulering kommer att implementeras efter ett tidigare publicerat protokoll för individer med SCI (Jo et al 2023). Två figur åtta spolar kommer att användas för att leverera bilateral magnetisk stimulering av motorbarken och kommer att kombineras med synkron elektrisk stimulering av brachial plexus och ulnar nerver, bilateralt. Tidpunkten för stimuli kommer att fastställas för att säkerställa att elektriska vallar anländer till kortikospinal motoneuronal synapse med ett lämpligt intervall för att inducera långvarig potentiering. Under varje session kommer 360 parade stimuli att levereras med en frekvens av 0,2 Hz. Stimuleringsparadigmet bör ta cirka 30 minuter. Efter detta kommer deltagarna att slutföra 60 minuter FTP.

Functional Task Practice (FTP) Ett typiskt rehabiliteringsprogram kommer att definieras och levereras i samråd med fysiska och arbetsterapeuter. Programmet kommer att bestå av funktionella uppgifter inklusive repetitiva aktiviteter i grov övre extremitetsrörelse, isolerade fingerrörelser, enkla och komplexa nypning och greppsaktiviteter. För varje kategori kommer 4-10 aktiviteter med olika svårighetsnivåer att identifieras. Varje deltagare kommer att utföra minst 1-2 övningar inom varje kategori under varje behandlingssession. Aktiviteter i varje kategori kommer att väljas enligt deltagarnas förmåga och justeras utifrån utvecklingen av förmågan att utföra den funktionella uppgiften över tid (graderad träning).

Bedömningsåtgärder

Bedömningar kommer att ske vid baslinjen sedan varje månad i fem månader, motsvarande början, mittpunkten och slutet av varje behandlingsblock. Alla deltagare kommer också att ha en tre månaders uppföljningsbedömning för att utvärdera behållning av eventuella interventionseffekter (dvs. överföring av neuroplasticitet).

Resultaten av kliniska åtgärder kommer att genomföras av en arbets- eller fysioterapeut som är blind för deltagarnas gruppallokering. Bedömningar kommer att inkludera kliniska mått på övre extremitetsstyrka, sensation och funktion inklusive de internationella standarderna för neurologisk klassificering av ryggmärgsskada (ISNCSCI) och relaterade underkormer såsom Motor -poäng för övre extremiteter och sensoriska poäng samt den graderade omdefinierade bedömningen av styrka sensation och prestanda (GRANSP). Patienten rapporterade resultat kommer att utvärdera självrapporterad förmåga att utföra aktiviteter i det dagliga livet (SCIM-III), den totala livskvaliteten (WHO-QOL Bref) och deltagarnas globala intryck av förändring (PGIC) i början och slutet av varje interventionsblock (figur 1).

Neurofysiologiska bedömningar kommer att inkludera transkraniell magnetisk stimulering (TMS) över den övre extremitetens motoriska cortex för att bedöma excitabiliteten hos kortikospinalkanalen, såväl som stimulering till cervikala dorsala rötter för att utvärdera förändringar i livmoderhalsens ryggmärg från de framkallade multisegmentella motorresponserna (CMMR). TMS i cortex har använts i stor utsträckning hos människor för att bedöma integriteten hos den fallande kortikospinalkanalen (Di Lazzaro et al 2008). Deltagarna kommer att sitta i rullstolen. Enstaka puls -TMS kommer att levereras vid ökande stimuleringsintensitet, med tre stimuli (5s från varandra) vid varje intensitet, tills en platå i framkallade svar har uppnåtts, eller vi når 100% maximal stimulatorproduktion eller deltagarnas tolerabilitet. Yt EMG kommer att registreras från flera muskler i övre extremiteter, bilateralt.

Vid ett enda besök kommer CMMR: er att framkallas transkutant med enstaka stimuli (1 ms monofasisk puls). Muskelsvar kommer att samlas in från flera muskler i övre extremiteter enligt ovan. Stimulering kommer att levereras med en intensitet under motorgränsen för alla muskler och kommer sedan att ökas gradvis tills en platå i framkallade svar över flera muskler erhålls, eller tills deltagartoleransen har uppnåtts. Intensitetsökningarna kommer att väljas för att säkerställa minst 9 mätningar längs den linjära delen av rekryteringskurvan. Deltagarna kommer att få 3 stimuli vid varje intensitet, och stimuli kommer att levereras 5s från varandra (D'Amico et al 2013). Maximala sammansatta muskelverksamhetspotentialer (MMAX) kommer att erhållas vid slutförandet av sessionen genom supramaximal stimulering av brachial plexus (0,2 ms pulsbredd).

Dataanalys Neurofysiologi mäter området för reflexsvar och MEP: er som erhållits från TMS kommer att normaliseras till MMAX -området motsvarande samma muskel. Områdena ( % mmax) kommer att planeras mot stimuleringsintensiteten (som en % maximal stimulatorutgång ( % MSO) eller % av motortröskeln (XMT)) och passar med en 3-parameter sigmoidfunktion (D'Amico et al 2020, Klimstra & Zehr 2008). Den stimuleringsintensitet som krävs för att framkalla ett svar 50% av det maximala svaret (S50) och de maximala framkallade svaren (CMMRMAX) kommer att beräknas för varje muskel genom att anpassa experimentella data med en tre-parameter sigmoidfunktion (D'Amico et al 2013, Klimstra & Zehr 2008). Dessa åtgärder kommer sedan att jämföras mellan de två interventionerna (TSC och PCM) inom varje deltagare.

Kliniska och patientrapporterade resultatmätningsresultat på varje patientrapporterat resultatmått och klinisk bedömning kommer att följa standardprotokollet för att göra varje bedömning. Alla poäng kommer att jämföras mellan baslinjerna, slutet av varje interventionsperiod och 3-månaders uppföljning.