أساليب لتحديد التعديلات المستحثة الفارماكولوجية في وظيفة الحركة في اصابات النخاع الشوكي الإنسان غير مكتمل

الهدف من هذا البروتوكول هو وصف التغيرات في السلوكيات الحركية لدى الأفراد الذين يعانون من إصابة غير مكتملة في الحبل الشوكي بعد إعطاء أدوية هرمون السيروتونين. لتحقيق ذلك ، يتم إجراء تقييمات موحدة لتقييم المقاييس السريرية لخط الأساس وقوة الأطراف السفلية والسلوكيات الانعكاسية للحصول على مقاييس أكثر دقة ، ويتم تحديد التقييمات الثابتة الكمية للقوة والوظيفة الانعكاسية لمجموعات العضلات المختارة من خلال تحقيق محدد لعزم الدوران الإرادي الأقصى ، واستثارة انعكاسية التمدد. ثم يتم إجراء تقييمات ديناميكية كمية إضافية لقياس الأنماط الحركية للأطراف السفلية ، ونشاط العضلات ، والتوقيت ، وكفاءة التمثيل الغذائي أثناء المشي على جهاز المشي.

أخيرا ، يتم إعطاء أدوية هرمون السيروتونين في تصميم كروس أعمى وتتكرر التقييمات. يقيم هذا النهج في الطب الانتقالي بشكل منهجي آثار أدوية هرمون السيروتونين على ردود الفعل القوة الإرادية والقدرة على المشي لدى الأفراد الذين يعانون من إصابة غير مكتملة في الحبل الشوكي. إصابة الحبل الشوكي هي عملية مرضية منهكة ، مما ينتج عنه عجز عميق في التحكم الحركي في وقت مبكر بعد الإصابة.

الهدف الأساسي لمعظم المرضى هو استعادة المشي لدى الأفراد الذين يعانون من آفة غير مكتملة ، مما يعني أنه لا يزال لديهم تحكم حركي متبقي بعيدا عن جانب الآفة. يمكن الحصول على هذه الجمجمة. أظهرت النماذج الحيوانية أن العوامل الدوائية يمكن أن تساعد في تسريع وتعزيز استعادة التحكم في المحركات والقدرة على المشي.

ومع ذلك ، فإن ترجمة هذه النتائج إلى البشر محدودة. يحاول مختبرنا ترجمة هذه النتائج الحيوانية إلى بشر يعانون من إصابة غير مكتملة في الحبل الشوكي. نأمل أن نطرح السؤال ، هل يمكن أن تساعد العوامل الدوائية في تعزيز استعادة التحكم الحركي والقدرة على المشي لدى الأفراد الذين يعانون من آفات العمود الفقري غير المكتملة؟

أنا ، يتم قياس تشنج عضلات الفخذ ومجموعات عضلات أوتار الركبة باستخدام مقياس أشوورث المعدل لتقييم تشنج عضلات الفخذ. يولد الفاحص حركة ثني سلبية بطيئة وسريعة حول مفصل الركبة. وبالمثل ، لتقييم تشنج أوتار الركبة ، يولد الفاحص امتدادا سلبيا بطيئا وسريعا حول مفصل الركبة.

يتم تصنيف ردود الفعل التشنجية على مقياس من صفر إلى أربعة بناء على معايير محددة. يتم الحصول على درجة مركبة عن طريق تحويل هذه الدرجات الأولية إلى مقياس ترتيبي وجمع حجم أو مدة التشنجات المثنية بشكل ثنائي. يتم قياس التشنجات الباسطة والقولون باستخدام أداة تقييم الحبل الشوكي.

بالنسبة لردود الفعل التشنجية ، يتم تصنيف استجابة المريض بناء على المعايير المدرجة. يتم الحصول على درجة مركبة عن طريق إضافة الدرجات داخل الساقين وبينها. يتم تقييم قدرة الفرد على تقلص العضلات إراديا باستخدام النتيجة الحركية للأطراف السفلية بناء على إرشادات الجمعية الأمريكية لإصابات العمود الفقري.

تستخدم معايير محددة لتصنيف الانكماش حول المفصل على مقياس من صفر إلى خمسة. يتم الحصول على الدرجة المركبة من خلال تقييم L اثنين ، L ثلاثة ، L أربعة ، L خمسة ، و S واحد عضل ثنائي وإضافة الدرجات. على الرغم من هذه العجز الواضح في التقييمات السريرية في النشاط الانعكاسي والقوة ، فإن هذا المريض قادر على اتخاذ خطوات على جهاز المشي مع دعم وزن الجسم.

علاوة على ذلك ، يمكن للمريض اتخاذ خطوات فوق الأرض بمساعدة مشاية متدحرجة. من أجل تحديد المزيد من منعكس التمدد المعتمد على السرعة. يستخدم نظام يجمع بين قياس ديناميكية متساوي الحركة وتخطيط كهربية العضل لقياس نشاط العضلات.

يتم تطبيق أقطاب تسجيل السطح على فتحة الشرج المعدية الأمامية والإنسية. يتم توصيل ساق المريض بصفة قدم ، مقترنة بخلية حمل بست درجات من الحرية ، ويتم محاذاة محور مفصل الكاحل مع مركز خلية الحمل. يتم الحصول على عزم الدوران السلبي أو الجاذبية من اضطرابات التمدد البطيئة.

من المفترض ألا تحتوي استجابة عزم الدوران هذه على مكون انعكاسي وسيتم طرحها من الامتدادات السريعة. لحساب صافي الاستجابة الانعكاسية لتقييم استثارة منعكس التمدد ، يتم تطبيق امتدادات فردية أو متعددة في الانثناء الظهري أو الانثناء الأخمصي على المريض المريح لتقييم التغيرات في الاستثارة مع السرعة. يتم قياس سرعات الدوران المختلفة بما في ذلك 30 و 60 و 120 درجة في الثانية.

يتم قياس استجابة عزم الدوران باستخدام إشارة عزم الدوران ، والتي كانت منخفضة التمرير ، وتصفيتها عند 200 هرتز ، وأخذ عينات منها عند 1000 هرتز ، ومزامنتها مع بيانات مخطط كهربية العضل. قبل التحليل ، يتم طرح عزم الدوران الناتج عن المساهمات السلبية والجاذبية. يتم قياس استجابة العضلات باستخدام إشارة مخطط كهربية العضل ، التي تم حظرها في الماضي ، وتصفيتها من 20 إلى 450 هرتز ، وأخذ عينات منها عند 1000 هرتز ، ومزامنتها مع بيانات عزم الدوران قبل التحليل.

يتم تصحيح الإشارة وتنعيمها عند 10 هرتز باستخدام الترتيب الرابع. يتم تحليل استجابات انعكاس تمدد مرشح بتروورث المتكرر من الحالة إلى إشارات عزم الدوران ومخطط كهربية العضل. تشمل مقاييس النتائج الأولية لهذا التحليل كلا من ذروة عزم الدوران ونشاط العضلات المطول بعد التمدد النهائي.

مقياس ديناميكي الحركة أيضا للحصول على تقدير دقيق للقوة الإرادية. سطح. يتم تثبيت مخطط كهربية العضل على أربع عضلات من الفخذ ، بما في ذلك عظم الفخذ المستقيم ، والوحشية الواسعة ، والوسائط الواسعة ، وأوتار الركبة الإنسية. يتم توصيل ساق المريض بذراع مقياس ديناميكي مقترن بست درجات من خلية تحميل الحرية.

محاذاة محور مفصل الركبة مع مركز خلية الحمل. مع استرخاء المريض ، يطلب من المريض توليد أقصى قوة حول المفصل. لضمان أقصى إنتاج للقوة الإرادية ، يتم توفير التشجيع اللفظي القوي للمريض أثناء الانكماش.

عندما يبدأ عزم الدوران في الانخفاض أثناء الانكماش ، يتم توصيل حافز فائق الأقصى إلى عضلات الفخذ من خلال أقطاب محفزة ذاتية اللصق مقاس ثلاثة × خمسة بوصات. يتم جمع إشارات عزم الدوران ومخطط كهربية العضل وتكييفها كما هو الحال في تقييمات منعكس التمدد المعتمد على السرعة. يتم تقييم عزم الدوران الأقصى واستجابات مخطط كهربية العضل المرتبطة بها في وضع عدم الاتصال باستخدام عزم دوران الحالة وإشارات مخطط كهربية العضل.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقييم العجز في التنشيط الإرادي باستخدام نسبة التنشيط المركزية أو السيارة. يتم استخدام اختبار جهاز المشي المتدرج لتقييم القدرة على المشي. يتم تأمين الموضوع على جهاز المشي باستخدام حزام أمان ومعدات اختبار ، بما في ذلك العلامات العاكسة ، وأجهزة تخطيط كهربية العضل السطحية ، وجهاز مراقبة معدل ضربات القلب ، ونظام التمثيل الغذائي المحمول لإجراء اختبار جهاز المشي المتدرج.

يتم ضبط السرعة الأولية لجهاز المشي على 0.1 متر في الثانية وتزداد بمقدار 0.1 متر في الثانية كل دقيقتين حتى يتم الحصول على السرعة القصوى للمريض. تعرف سرعة جهاز المشي القصوى بأنها أعلى سرعة تمكن المريض من السير بها لمدة دقيقة واحدة على الأقل قبل عدم استقرار المشي. يتم الوصول إلى قيود القلب والأوعية الدموية أو الإنهاء الطوعي للاختبار أثناء المشي على جهاز المشي ، ويتم تقييم مقاييس متعددة باستخدام نظام التقاط الحركة ونظام مخطط كهربية العضل ونظام التمثيل الغذائي المحمول في وضع عدم الاتصال.

يتم تتبع بيانات التقاط الحركة يدويا من أجل الدقة ويتم اختيار حقبة من 10 دورات خطوات على الأقل للتحليل. يتم تطبيع دورة المشي إلى نسبة مئوية من ضربة الكعب إلى ضربة الكعب وإيقحمها باستخدام شريحة مكعبة لكل من زوايا الورك والركبة. يتم تحديد زوايا ذروة المفاصل والرحلات الزاوية أثناء دورة المشي لكل موضوع.

بالإضافة إلى مقياس التنسيق داخل الأطراف ، ينصب التركيز الأساسي على تنسيق حركة المستوى السهمي والورك والركبة ، والتي يمكن تقييمها من خلال النظر في اتساق مخططات زاوية الركبة الورك. يستخدم متوسط معامل المراسلات لحساب اتساق التنسيق بين الأطراف. يتم استخدام مخطط زاوية زاوية الركبة الورك لتحديد العلامة المشتركة وعلامة اتجاه المتجه.

حيث تم تطبيع التغيير في زوايا الورك والركبة إلى طول المتجه لكل إطار إلى الفاصل الزمني للإطار. يتم حساب متوسط قيم الإشارة والتوقيع المشترك هذه عبر جميع دورات الخطوات لكل فاصل زمني للإطارات المقابلة. باستخدام هذه القيم المتوسطة ، يتم حساب متوسط طول المتجه لكل إطار إلى فاصل زمني للإطار.

سيكون المتوسط الحسابي لمتوسط طول المتجه عبر جميع فترات الإطار إلى الإطار قيمة من صفر إلى واحد وسيمثل التشتت الكلي لأزواج الورك والركبة عبر دورة المشي. لتقييم نشاط العضلات أثناء السير ، تتم مزامنة أنماط نشاط العضلات من إشارات مخطط كهربية العضل مع بيانات التقاط الحركة في وضع عدم الاتصال ، ويتم تطبيع إشارة DMG السلسة إلى دورة المشي المئوية ومتوسطها بين 10 خطوات على الأقل. يتم إنشاء وقت التشغيل والإيقاف المعياري لعضلات الأطراف السفلية أثناء التنقل باستخدام قاعدة بيانات للضوابط الصحية لكل عضلات معيارية يتم تراكبها في أوقات تشغيل وإيقاف تشغيل عضلة معينة على إشارات مخطط كهربية العضل التي تم جمعها من الموضوع.

تتكامل إشارة مخطط كهربية العضل بين أوقات التشغيل والإيقاف المعيارية. يتم تحديد مؤشر التشنج بقسمة القيمة البعيدة على القيمة التشغيلية. يتم تحديد ذروة امتصاص الأكسجين أثناء اختبار جهاز المشي المتدرج بعد تنزيل البيانات الأيضية المحمولة على جهاز كمبيوتر لتحليلها.

بمجرد اكتمال اختبار جهاز المشي ، على وجه التحديد يتم تحديد متوسط الدقيقة الأخيرة من بيانات VO O2 لكل فترة سرعة مدتها دقيقتان ويتم رسم النتائج لكل سرعة. تبدأ الحركات الإرادية عادة من الإشارات العصبية في القشرة الحركية الأولية. تنتقل هذه الإشارات عبر المسار القشري الشوكي إلى الخلايا العصبية بين العمود الفقري ، بما في ذلك مولد النمط المركزي وتتلاقى على مستوى الخلايا العصبية الحركية الشوكية.

تعمل الخلايا العصبية الحركية على تعصيب العضلات مباشرة وتسبب تقلص العضلات. قد تنشط الحركات الإرادية الخامسة أيضا الحبل الشوكي المتوازي لجذع الدماغ أو مسارات العمود الفقري البصلي. تتمثل إحدى وظائف هذه المسارات الشوكية البصلية في تنظيم استثارة الخلايا العصبية الشوكية من خلال إطلاق المعدلات العصبية ، وخاصة السيروتونين والآفة غير المكتملة في الحبل الشوكي تؤدي إلى فقدان السيطرة الطوعية الكاملة بسبب اضطراب المسارات القشرية الشوكية.

بالإضافة إلى ذلك ، تصبح الدوائر الشوكية والخلايا العصبية الحركية نفسها أقل إثارة بسبب الفقدان الجزئي للمعدلات العصبية من مسارات العمود الفقري البصلي. تساهم هذه التغييرات المجمعة في العجز في الوظائف الحركية التي لوحظت في الأجزاء الثلاثة الأولى من هذا الفيديو. في النماذج الحيوانية ، يمكن أن يؤدي تطبيق المعدلات العصبية مثل السيروتونين أو نظائرها مباشرة إلى الحبل الشوكي إلى إعادة إحياء هذه الدوائر الشوكية مما يؤدي إلى زيادة الإنتاج الحركي ، وزيادة النشاط الانعكاسي ، وتحسين القدرة الحركية.

سيوضح الجزء الأخير من هذا الفيديو كيف نحاول ترجمة هذا الإطار العلمي الأساسي إلى بشر. في تصميم كروس أوفر مزدوج التعمية وعشوائي وخاضع للتحكم الوهمي ، يتم تقييم آثار الإدارة الفموية الحادة لمثبطات امتصاص السيروتونين الانتقائية على النشاط الحركي لدى الأفراد الذين يعانون من مقاييس سريرية لإصابة الحبل الشوكي الحركية غير المكتملة ، بما في ذلك Ashworth المعدلة ، وأداة تقييم الحبل الشوكي لردود الفعل التشنجية ودرجة حركية الأطراف السفلية تشير إلى زيادة في كل من النشاط الانعكاسي اللاإرادي وتوليد القوة الطوعية بعد تناوله عن طريق الفم من SSRI في فرد مصاب بمحرك SCI غير مكتمل. علاوة على ذلك ، تظهر المقاييس الكمية الثابتة للنشاط الحركي عزم دوران انثناء أخمصي الكاحل المعزز والمطول ومخطط كهربية العضل استجابة للتمددات المتكررة للعضلات الأخمصية وزيادة عزم الدوران متساوي القياس وعجز تنشيط أقل يشار إليه بنسبة تنشيط مركزية أكبر.

تكشف المقاييس الديناميكية الكمية للنشاط الحركي للورك والركبة أثناء التنزه باستخدام CC عن زيادة الاتساق بعد دواء SSRI. ومن المثير للاهتمام أن نشاط مخطط كهربية العضل في الأطراف السفلية أثناء السير يظهر زيادة في التوقيت غير المناسب لنشاط العضلات بعد دواء SSRI. أخيرا ، تكشف معلمات التمثيل الغذائي أثناء التنقل عن زيادة متواضعة في استهلاك الأكسجين أثناء اختبار جهاز المشي المتدرج بعد إعطاء SSRI.

في حين لوحظت هذه التغييرات في الأفراد الذين يعانون من اصابات نخاع النخاع الشوكي المزمنة غير المكتملة ، تشير البيانات الأولية إلى أن التغييرات في اصابات النخاع الشوكي غير المكتملة تحت الحادة قد تكون أكثر لفتا للنظر. على سبيل المثال ، الفرد بعد أربعة أشهر من اصابات النخاع الشوكي غير قادر على اتخاذ خطوات دون مساعدة جسدية قبل الدواء. بعد دواء SSRI ، يمكن لنفس الفرد اتخاذ خطوات من خلال هذه التقييمات السريرية والكمية.

لقد رأينا أن الإدارة الحادة لمثبطات امتصاص السيروتونين الانتقائية يمكن أن تحسن الوظيفة الحركية والقدرة على المشي لدى الأفراد الذين يعانون من إصابة غير مكتملة في الحبل الشوكي. ومع ذلك ، فإن التدريب طويل الأمد ضروري لجعل هذه التغييرات دائمة. يتمثل الهدف الحالي لمختبرنا في الجمع بين هذه التدخلات الدوائية والتدخلات البدنية المكثفة لجعل هذه التحسينات في الوظيفة الحركية والقدرة على المشي دائمة.