The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Swedish was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
1Sensory Motor Performance Program, Rehabilitation Institute of Chicago, 2Department of Kinesiology and Nutrition, University of Illinois at Chicago, 3Department of Physical Therapy, University of Illinois at Chicago
Thompson, C. K., Jayaraman, A., Kinnaird, C., Hornby, T. G. Methods to Quantify Pharmacologically Induced Alterations in Motor Function in Human Incomplete SCI. J. Vis. Exp. (50), e2148, doi:10.3791/2148 (2011).
Ryggmärgsskada (SCI) är en försvagande sjukdom, som producerar djupgående underskott i viljemässiga motorstyrning. Efter medicinsk stabilisering, innebär återhämtning från SCI vanligtvis långsiktig rehabilitering. Medan återvinning av gångförmåga är ett primärt mål för många patienter tidigt efter skadan, de med en motor ofullständig SCI, som visar delvis bevarande av viljemässiga kontroll, kan ha tillräcklig kvarvarande fallande vägar nödvändigt för att uppnå detta mål. Men trots fysiska ingrepp, är Rörelsehinder bland svaghet och manifestationen av onormala ofrivilliga reflex aktivitet, kallad spasticitet eller spasmer, tros bidra till minskad gå återhämtning. Doktrinär trodde tyder på att sanering av denna onormala motoriska reflexer i samband med SCI kommer att producera funktionella fördelar för patienten. Till exempel kommer läkare och terapeuter ger specifika farmakologiska eller fysiska interventioner riktade mot att minska spasticitet eller spasmer, även om det fortsätter att vara lite empiriska data tyder på att dessa strategier förbättra gångförmågan.
Under de senaste årtiondena har samlar data tyder på att specifika neuromodulatory medel, inklusive substanser som efterliknar eller underlätta åtgärder av monoaminer, inklusive serotonin (5HT) och noradrenalin (NE) kan inleda eller öka promenader beteenden i djurmodeller av SCI. Intressant, kan många av dessa medel, särskilt 5HTergic agonister ökar markant spinal upphetsning, vilket i sin tur också ökar reflex aktivitet i dessa djur. Counterintuitive till traditionella teorier om återhämtning efter mänskliga SCI, de empiriska belägg från grundforskning experiment tyder på att denna reflex hyper retbarhet och generering av rörelseapparaten beteenden drivs parallellt av neuromodulatory ingångar (5HT) och kan vara nödvändigt för funktionell återhämtning efter SCI.
Tillämpningen av detta nya koncept från grundläggande vetenskapliga studier för att främja återhämtning efter mänskliga SCI verkar vara sömlös, även om direkt översättning av resultaten kan vara mycket utmanande. Specifikt i djurförsök, underlättar en inopererad kateter leverans av mycket specifika 5HT-agonist föreningar direkt på spinal kretsar. Översättningen av denna teknik för människor hindras av bristen på specifika kirurgiska tekniker eller finns läkemedel som man riktade mot 5HT receptorsubtyper som är säkra och effektiva för kliniska prövningar. Dock kan peroral administrering av allmänt tillgängliga 5HTergic medel, såsom selektiva serotoninåterupptagshämmare (SSRI), vara ett hållbart alternativ för att öka centrala 5HT koncentrationer för att underlätta promenader återhämtning hos människor. Systematisk kvantifiering av hur dessa SSRI modulera mänskliga motoriska beteenden efter SCI, med särskild inriktning på styrka, reflexer och återvinning av gångförmåga, saknas.
Denna video demonstration är en progressiv försök att systematiskt och kvantitativt bedöma modulering av reflex aktivitet, viljemässiga styrka och förflyttningar efter den akuta oral administrering av SSRI i människans SCI. Agenter tillämpas på enstaka dagar för att bedöma de omedelbara effekterna på motorik i denna patientpopulation, med långsiktiga studier med upprepad administrering av läkemedel i kombination med intensiv fysisk interventioner.
För att bedöma effekterna av akut oral administrering av SSRI (10 mg escitalopram oxalat, Lexapro, Skog Pharmaceuticals, Inc.) på motorisk aktivitet hos personer med motor ofullständiga SCI, en dubbel-blind, randomiserad är placebokontrollerad crossover designen anställda. Som en del av inklusionskriterierna kommer ämnen som måste genomgå en 14 dagars wash out-period för alla anti-depressiva läkemedel, anti-spastisk mediciner och andra läkemedel med kända interaktioner med SSRI.
Två timmar krävs för varje av de experimentella protokoll, som består av kliniska, kvantitativa statiska och kvantitativa dynamiska bedömningar. En 4,5 timmes fördröjning ges efter medicinering (tid till maximal plasmakoncentration) 7. Ämnena testas efter medicinering med ett identiskt experimentell inställning och paradigm användes under premedicinering testning. Efter före och efter-testning av den första medicinen (SSRI eller placebo), minst 7 dagar skiljer de två testmetoder (halveringstid av agenter är cirka 27 timmar).
Del 1: kliniska bedömningar
Modifierad Ashworth
Spasticitet i quadriceps och hamstring muskelgrupper är kvantifieras med hjälp av Modifierad Ashworth Skala (mäsk).
Ryggmärgen utvärderingsverktyg för spastiska reflexer
Storleken eller varaktigheten av böj spasmer, extensor spasmer, och kronisk kramp är kvantifieras med hjälp av Spinal Tool Cord Bedömning för spastiska reflexer (SCATS)
Nedre extremiteterna motor score
Möjligheten för en individ att volitionally kontrakt musklerna i enlighet med myotomes bedöms med ASIEN lägre poäng Extremitet Motor (blem).
Del 2: Kvantitativa statiska bedömningar
Velocity beroende stretch reflex
Använda isokinetisk dynamometrar utöver elektromyografi (EMG) kan en exakt sträcka skall tillämpas och en kvantitativ svar kan bedömas.
Isometrisk styrka
Exakt kvantifiering av viljemässiga styrka kan erhållas med hjälp av en isokinetisk dynamometer.

Ekvation # 1
Del 3: Kvantitativa dynamiska bedömningar
Peak löpband hastighet
Funktionell förflyttningar bedöms med hjälp av en graderad löpband test för att få löpband hastighet.
Rörelser kinematik
Under löpband gå flera kinematiska åtgärder inklusive uppnås maximala rörelseomfång, topp hastighet och variationer bedömas med hjälp av system för motion capture (Motion Analysis, Santa Rosa, CA). Konsekvent intralimb samordning mellan höft-och knäledsartros kvantifieras genom att beräkna den genomsnittliga koefficienten för korrespondens (ACC, 10). ACC använder en vektor kodning teknik för att analysera sagittal-planet höft och vinklar knät på en vinkel-vinkel komplott.

Ekvation # 2

Ekvation # 3

Ekvation # 4

Ekvation # 5
Muskelaktivitet under förflyttningar
Muskelaktivitet under gång är kvantifieras med hjälp av EMG-signaler.

Ekvation # 6
Metabola inspelningar under förflyttningar
Kardiorespiratorisk / metabola kapaciteten bedöms med hjälp av åtgärder av topp syreupptagningsförmågan (VO2 peak; ml / kg / min) under graderas löpband tester med ett K4b2 bärbar metaboliska systemet (Cosmed USA Inc., Chicago IL).

Figur 1. Efter peroral administrering av SSRI hos en person med motor ofullständiga SCI finns det anmärkningsvärda förändringar i kliniska mått på motorisk aktivitet. Båda åtgärderna av ofrivillig reflex aktivitet, MASH (A) och SCATS (B) ökade i varierande grad, vilket tyder på de två kliniska skalor kan vara att fånga en annan aspekt av det ökade behovet av ofrivillig aktivitet. (C) Dessutom är kliniskt detekterbara förändringar i viljemässiga styrka observerats efter SSRI-administration.

Figur 2. Efter peroral administrering av SSRI hos en person med motor ofullständiga SCI finns det anmärkningsvärda förändringar i kvantitativa statiska mått på motorisk aktivitet. (A)-förstärkt och förlängd fotled plantarflexion vridmoment och EMG observeras som svar på upprepade sträckor av plantarflexors efter SSRI-administration. Ökad isometriska moment ses efter SSRI-administration. Intressant, det är mindre aktivering underskott (större CAR) efter SSRI administrationen, vilket indikerar den enskilde har möjlighet att mer fullständigt aktivera sina muskler under en maximal viljemässiga kontraktion efter SSRI-administration.

Figur 3. Efter peroral administrering av SSRI hos en person med motor ofullständiga SCI det finns förändringar i kvantitativa dynamiskt mått på motorisk aktivitet. Analyser av variationer i höft-och kinematik knä (A) under förflyttningar med hjälp av ACC (B) visar att det finns en ökad konsistens efter SSRI-preparat, både före och efter åtgärder på 0,7 m / s. (C) Analys nedre extremiteten EMG aktivitet under förflyttningar avslöjar en ökning av olämpligt val av tidpunkt muskelaktivitet efter SSRI-preparat, både före och efter åtgärder på 0,7 m / s. (D) Analys av metaboliska parametrar under förflyttningar visar en blygsam ökning av O2-förbrukningen under den sorterade löpbandet testet efter SSRI-administration.
| Grade | (Ordningstal poäng) | Kriterier |
| 0 | (0) | ingen ökning av muskeltonus |
| 1 | (1) | liten ökning i muskeltonus som manifesteras genom en catch and release eller minimalt motstånd i slutet av intervallet av rörelse när den berörda delen (s) flyttas med böjning eller förlängning |
| 1 + | (2) | liten ökning i muskeltonus som manifesteras genom en hake, följt av minimalt motstånd under resten (mindre än hälften) av ROM |
| 2 | (3) | mer markant ökning av muskeltonus genom större delen av skivan, men påverkad del (s) enkelt flyttas |
| 3 | (4) | avsevärd ökning av muskeltonus, passiva rörelser svåra |
| 4 | (5) |
Tabell 1: mosa poäng, ändras från 12
| Grade | Kriterier | ||
| Flexor | Extensor | KLON | |
| 0 | ingen reaktion | ingen reaktion | ingen reaktion |
| 1 | mindre än 10 ° utflykt i flexion i knä och höft eller förlängning av stortån | kan behållas mindre än 3 sekunder | kronisk kramp underhålls mindre än 3 sekunder |
| 2 | 10 ° till 30 ° flexion i knä och höft | verksamheten kvarstår mellan 3 och 10 sekunder | kronisk kramp kvarstår mellan 3 och 10 sekunder |
| 3 | 30 ° eller större i knä och höft flexion | verksamheten kvarstår i mer än 10 sekunder | kronisk kramp kvarstår i mer än 10 sekunder |
Tabell 2: SCATS poäng, ändras från 13
| Grade | Kriterier |
| 0 | Inga synliga eller palpabla muskelkontraktion noteras |
| 1 | Synliga eller palpabla muskel noteras |
| 2 | Muskeln kan röra sig, åtminstone en gång, den del av extremitet som det förs in genom ett komplett utbud av rörelse i den position där gravitation elimineras |
| 3 | Muskeln kan röra sig, åtminstone en gång, den del av extremitet som det förs in genom ett komplett utbud av rörelse i den position där gravitation måste övervinnas |
| 4 | Muskeln kan fylla den funktion som beskrivs för grad 3 och kan ge ett visst motstånd mot de ansträngningar som examinator |
| 5 | Muskeln kan utöva i granskarna dom, en normal mängd motstånd mot granskarens arbete |
Tabell 3: blem poängsättning
| Muscle | Procent av gångcykeln | |
| På | Av | |
| RF | 0-30 och 55-75 | 30-55 och 75-100 |
| VL | 0-30 och 55-75 och 95-100 | 30-55 och 75-95 |
| MH | 0-25 och 65-100 | 25-65 |
| MG | 5-55 | 0-5 och 55-100 |
| SOL | 5-55 | 0-5 och 55-100 |
| TA | 0-15 | 15-100 |
Tabell 4: Normativa på och av tider LE muskler under gång
Denna video demonstrationen belyser metoder för att bedöma förändringar i reflex aktivitet, viljemässiga styrka och förflyttningar efter den akuta oral administrering av SSRI i mänskliga SCI. Detta batteri av bedömningar visar att trots ökade så kallad onormal reflex aktivitet efter akut peroral administrering av en SSRI, visade den enskilde med SCI förbättringar viljemässiga styrka, med bara mindre förändringar i rörelseapparaten förmåga. I dessa individer effekter av utökade spasticitet verkar inte skadligt för ambulatorisk funktion. Dessutom förbättringar i gångförmåga kan vara mer uttalad hos personer med akuta skador. Fortsatta studier använder dessa likartade kvantitativa och klinisk bedömning för att avgöra effekten av kombinerade SSRI och intensiv fysisk interventioner, som har varit anställd i djurmodeller för SCI. Med en god teoretisk ram baserad på långvarig och relativt nya grundläggande forskning, kan dessa metoder hjälpa till att översätta sådan information till en klinisk population och kan utmana några av de traditionella protokoll som används i klinisk praxis för att öka funktionell återhämtning hos personer med SCI.
Inga intressekonflikter deklareras.
NIH R21NS42516 till TGH
Craig H Nielsen Foundation 83.860 till TGH
NIDRR-RRTC.
APTA Doktorand Stipendium till CKT
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Isokinetic Dynamometer | Biodex | System 3 with Rehab Toolkit | |
| EMG system | Delysis | Bagnoli 2.1 | |
| EMG system | Noraxon | Mayosystem 1400a | |
| Metabolic | ConMed | K4B2 | |
| Load Cell | ATI | Theta | |
| Force Treadmill | Bertek Pharmaceuticals | FIT | |
| Motion Capture | Motion Analysis Corp. | Eagle 3 |
1
ReplyPosted by: Al Madzhar AhmadulJanuary 24, 2012, 11:20 AM