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上肢截肢患者接受选择性神经转接术的治疗干预

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DOI：

10.3791/62896

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2021年10月29日

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1Clinical Laboratory for Bionic Extremity Reconstruction, Medical University of Vienna, 2Bioengineering Department, Imperial College London, 3Department of Orthopaedics and Trauma Surgery, Medical University of Vienna, 4Department of Plastic and Reconstructive Surgery, Medical University of Vienna

本文内容

摘要

本研究提出了一种在选择性神经转接手术后增强假肢功能的方案。康复干预措施包括患者信息告知与筛选、促进伤口愈合、上肢感觉运动区域的皮质再激活、选择性肌肉激活训练、日常生活中假肢使用训练，以及定期随访评估。

摘要

靶向性肌肉神经再支配（TMR）可改善肘上截肢后肌电假肢的生物控制接口。通过外科手术重新引导神经，实现肌肉单元的选择性激活，从而获得大量独立的肌电信号用于控制。然而，该手术需要谨慎选择适合的患者，并实施特定的康复治疗。本文基于专家德尔菲研究，提出针对接受TMR的上肢高位截肢患者的康复治疗方案。术前干预包括对患者的全面评估，以及针对疼痛控制、肌肉耐力与力量、平衡能力、残余关节活动范围等方面的常规措施。术后进一步的治疗重点在于水肿控制、瘢痕处理，以及激活负责上肢控制的大脑皮层区域。在目标肌肉成功完成 神经再支配后，采用表面肌电（sEMG）生物反馈训练患者激活新形成的肌肉单元。随后，可通过桌面假肢装置让患者首次体验假肢控制。在正式佩戴假肢后，训练内容包括无物体参与的重复性练习、物体操作，最终过渡到日常生活活动能力训练。最后，通过定期随访和功能评估，持续监测假肢使用情况，并在出现功能异常时及时进行干预。

引言

上肢高位截肢为假肢修复带来了挑战1。除了肘关节功能外，主动式假肢系统还应包括假手的开合，理想情况下还应具备旋前/旋后和（或）腕关节伸展/屈曲功能。然而，标准肌电假肢装置的控制通常仅依赖于来自两块肌肉的输入信号2。在肱骨中段截肢后，传统上使用肱二头肌和肱三头肌；而在肩关节离断术后，则使用背阔肌和胸大肌3。为了控制所有假肢关节，截肢者需要在主动关节之间进行切换（例如，通过两块肌肉的共收缩实现）1。尽管这种方法提供了稳定的控制模式，但随之而来的是显著的限制，导致控制速度缓慢且不符合直觉，无法实现两个或多个假肢关节的同步运动4。这限制了假肢的功能，也是肘上截肢后假肢弃用率较高的原因之一5。

为了克服此类假体装配中控制能力有限且不直观的问题，可采用选择性神经转接技术。这种方法也称为靶向肌肉神经再支配（Targeted Muscle Reinnervation, TMR），其核心是通过手术将原本支配截肢部位手和臂的神经重新引导至残肢内的其他目标肌肉，从而建立肌电信号控制通路6,7。在成功实现神经再支配后，可实现对再支配肌单位更精确的选择性激活8。由此产生的肌电图（EMG）信号可用于假体控制，并可提供多达六个独立的控制信号。

尽管人们普遍认为靶向肌肉再神经支配术（TMR）可显著改善假肢功能9，但患者在残肢中选择性激活并适当控制多块肌肉仍面临挑战，尤其是在术后早期阶段。这种增强的假肢控制复杂性，加上截肢后多感官反馈的减少，要求进行特定的康复训练，才能充分从手术中获益。本文基于最新建议10，提供了治疗干预措施的逐步指导方案。在理想条件下，各项干预措施的概览及其所需时间估计见图1。

假肢手臂康复过程示意图；详细展示截肢、手术、训练阶段。
图1：康复过程各阶段概览，包括标志新阶段开始的关键节点。 请点击此处查看此图的放大版本。

方案

该方案是在一项欧洲德尔菲研究中制定的10。其在患者中应用的评估已获得维也纳医科大学当地研究伦理委员会的批准，并依据《赫尔辛基宣言》进行实施。除非另有说明，此处描述的步骤应由作业治疗师或物理治疗师执行。

1. 术前干预

  1. 为患者进行多学科会诊。
    注：医疗核心团队应包括外科医生、作业治疗师和/或物理治疗师、假肢师以及心理学家。
  2. 采集患者病史（截肢原因及日期、截肢后既往的医疗/康复干预情况、合并症、总体病史、对假肢的满意度），并询问患者对假肢康复的期望以及在日常生活中对假肢系统的需求。
  3. 核查相关纳入和排除标准。
    1. 若患者符合以下标准，可考虑接受靶向肌肉再支配（TMR）手术：肘部以上截肢、一般健康状况良好、个人希望获得良好的假肢功能、愿意参与术后长达15个月的康复治疗。
    2. 排除存在未治疗心理合并症的患者。
  4. 对残肢进行体格检查，重点关注皮肤和软组织问题、神经瘤、关节活动范围以及可能存在的其他神经损伤。
    注：若残肢需要外科干预（如软组织矫正），外科医生应在TMR手术期间一并处理。
  5. 评估患者整体体能状况，判断其是否能够承受TMR术后肌电假肢的重量（约3 kg），并确定其在康复过程中可能需要的其他干预措施（如增强肢体力量、耐力训练或躯干稳定性训练）。若患者已有假肢，应使用标准化评估工具对其功能进行评估。
  6. 评估患者的心理健康状况，识别是否存在精神疾病（如抑郁症或创伤后应激障碍）（由心理学家完成）。若评估结果显示需要治疗，医疗团队应确保患者获得相应治疗。
  7. 根据患者需求、病史和检查结果，与患者讨论可用的假肢选择方案。确保患者理解TMR涉及一个漫长的康复过程，需要其积极参与。
  8. 确定TMR是否为该患者的最优选择。给予患者充足时间考虑不同选项，或与亲友讨论。
  9. 再次接诊患者（可由完整的多学科团队或康复专业人员联合外科医生进行），以制定手术计划，除非患者已在初次会诊时明确决定接受TMR。
  10. 若医疗团队与患者共同决定实施TMR手术，需确保整个流程的费用报销已得到保障，并已安排好后续康复及假肢适配工作。
  11. 术前为患者开展康复治疗。根据患者的具体需求，治疗内容可包括疼痛管理、耐力训练、身体对称性训练、躯干稳定性训练、肢体与姿势强化训练以及运动想象训练。
    1. 此外，训练单手操作技能，并为患者提供辅助器具支持，以帮助其提高日常生活活动中的独立性。
      注：建议至少进行一次术前康复治疗。若存在特定问题，可能需要更多治疗。若术前准备时间较短，可将部分干预措施纳入术后康复计划中。
  12. 实施TMR手术（由外科医生完成）9。

2. 术后早期干预

  1. 术后最初几天内，应让患者尽早活动，并确保其恢复身体机能。再次提醒患者，神经再支配过程可能需要约 3-6 个月。
    注意：早期术后干预应在患者住院期间每日进行一至两次。若患者在初步指导后可自行完成下述干预措施，则每月进行一次治疗即可，也可通过在线方式进行远程治疗。否则，建议每周面诊两次，每次 30-60 分钟。
  2. 通过包扎、使用定制衬垫、抬高残肢和/或实施淋巴引流等方式处理手术区域可能出现的水肿。确保患者获得充分的镇痛药物治疗。
  3. 待伤口完全愈合后，开始进行瘢痕治疗（涂抹瘢痕膏并进行瘢痕按摩）。对于上臂截肢患者，通过被动活动手臂，并指导患者主动进行全范围关节活动训练，以改善肩关节活动度。
    注意：要求患者使用其现有的瘢痕膏；不特别推荐任何特定产品。
    1. 所有干预措施均需与外科医生沟通，或至少与外科医生共同会诊患者一次。
  4. 若患者术前曾接受假肢适配，需评估是否可重新适配。如有需要，请假肢师调整接受腔，或在肌电假肢系统中更换电极。
    注意：在某些情况下，可能无法重新调整接受腔。
  5. 采用镜像疗法11,12、运动想象13或侧化训练14等方法，在皮层层面促进神经再支配过程（或遵循分级运动想象的结构，该方案包含上述干预措施15），以激活负责上肢功能的感觉运动皮层区域。
    注意：这有助于患者在后续治疗阶段更有效地激活再支配的肌肉。
    1. 进行镜像疗法时，将镜子置于患者前方，要求其将残肢隐藏于镜子后方。指导患者在观察健康手于镜中影像的同时，执行各种动作。
    2. 要求患者闭眼，想象截肢手和手臂执行不同动作。如有需要，确保患者在安静、无干扰的环境中进行练习。
    3. 进行侧化训练时，向患者展示显示左手或右手、左臂或右臂的卡片，要求其判断肢体侧别，并对其判断结果给予反馈。
      注意：若患者偏好新型技术，可引导其使用具备相同功能的计算机程序或应用程序。
  6. 根据患者需求，继续开展任何术前已进行的干预措施。

3. 信号训练

  1. 研读手术报告，了解哪些肌肉部分得到了再神经支配，以及进行了哪些神经转接。理解转接的神经决定了患者需要尝试执行的动作，以激活再神经支配的肌肉（例如，任何由尺神经支配的肌肉，在成功再神经支配后，均可通过想象手部握紧或腕关节屈曲来激活）。
    注意：如有任何不清楚之处，应与外科医生会面，讨论神经转接情况及康复计划。
  2. 术后三个月，开始检测再神经支配肌肉的首次自主收缩。若能发现肌肉活动，则继续执行以下步骤，并安排患者每周或每两周进行一次治疗，直至掌握表面肌电图（sEMG）控制能力。若未发现肌肉活动，则继续实施早期术后干预措施，并在数周后再次进行检测。
    1. 为评估自主肌肉活动，建立一套sEMG生物反馈系统。
      注意：此处优选可同时显示最多六个肌电信号，并允许对每个通道进行独立放大的系统。
    2. 通过去除过多体毛、死皮屑、油脂或护肤霜，对患者皮肤进行准备，以降低阻抗16。向患者解释评估目的及系统的功能。
      注意：此阶段建议每次治疗时间不超过30分钟，否则肌肉容易疲劳，患者也可能失去必要的注意力。若无法进行短时间治疗，可交替进行不同类型的干预措施（如肌电训练与姿势训练），以避免疲劳。图2展示了一套标准的肌电生物反馈训练设置。

物理治疗过程；肌电图；笔记本电脑数据分析；肌肉活动测量。
图 2：表面肌电图生物反馈的设置。治疗师将电极放置在患者皮肤上预期出现肌电信号的位置，同时向患者说明所需的动作提示（握拳）。患者与治疗师均可在计算机屏幕上观察到患者的肌肉活动（肌电图），并利用该反馈信息确定最佳的电极位置和动作提示。请点击此处查看此图的放大版本。

  1. 根据供体神经原有的功能，指导患者执行相应的手部和手臂动作（例如，若使用了尺神经，则执行握拳动作），并尝试触诊肌肉。
  2. 将表面肌电图电极放置在肌肉上方的皮肤上。若肌肉激活时的信号幅度比静息时高出2-3倍，则认为再神经化成功17。
  3. 如果无法实现上述激活，可指导患者执行与供体神经相关的其他动作（例如，若供体为尺神经，则尝试屈腕或小指屈曲），并将电极轻微移至受体肌肉上方。
  4. 根据手术报告，对所有神经重复进行自主激活评估，记录哪些肌肉能够被激活以及对应的运动指令。要求患者在家中练习这些运动指令。

  1. 训练再神经支配肌肉的选择性激活。
    1. 使用肌电生物反馈显示单块肌肉的活动。要求患者想象先前评估过的运动模式，并使用表面肌电电极（见材料表）采集受区肌肉信号。
    2. 参考之前评估的记录。若对患者更有利，可要求其双侧同时执行目标动作。
    3. 一旦患者能够重复激活该肌肉，也应开始训练肌肉的放松能力。
      注意：肌肉完全放松对应肌电信号振幅接近零，有时较难实现。
    4. 要求患者反复进行肌肉的激活与完全放松，确保每次激活之间有 5–10 秒的间歇。
    5. 指导患者尝试不同的运动方式，并调整电极位置，以找到产生最高振幅信号的最佳组合（热点）。拍摄最佳位置照片或在皮肤上做标记。
    6. 若已有多个肌肉可被激活，则应分别单独训练每块肌肉的激活与放松。
    7. 当单个肌肉能够实现较为稳定的控制后，同时显示两块肌肉的活动。优先从拮抗肌/拮抗运动开始，例如手部的张开与闭合。指导患者激活其中一块肌肉，同时尽可能使另一块肌肉保持放松。
    8. 若无法实现选择性激活，可尝试为两块肌肉提供不同的运动提示。向患者说明选择性控制需要一定训练时间，并为此步骤预留充足时间。
    9. 一旦实现两块肌肉的选择性激活，加入第三块肌肉并重复前述步骤。依此类推，逐个增加肌肉，直至患者能够独立选择性激活每一块肌肉。应规划多个治疗疗程以完成此项训练。
      注意：为了将来能够实现假肢的直接同步控制，患者必须具备重复激活每块目标肌肉的能力，同时保持其他所有肌肉无激活或极低水平的激活。图3展示了在肌电生物反馈系统中六种不同信号实现良好分离的示意图。

Surface EMG amplitude vs. time graph; highlights muscle activity analysis, color-coded signal peaks.
图3：显示的肌电图信号示意图 通过 生物反馈 每个通道（以不同颜色表示）对应特定的肌肉部位，并将控制假肢的特定动作。如图所示的良好分离性可确保假肢仅执行预期的动作。 请点击此处以查看此图的放大版本。

  1. 在确认所有信号的选择性激活均已建立后，引入如图4所示的桌面假肢装置。
    注：某些系统可在移动假肢的同时显示肌电（EMG）信号。此类系统更适用于训练，因其可提供更精确的反馈。

医疗假肢评估；佩戴假肢手臂接口的男性；康复过程。
图 4：患者通过安装在其残肢上的表面电极控制桌面假肢。 请点击此处查看此图的放大版本。

  1. 首先，仅启用一个假体关节（例如手部），并要求患者在仔细观察假体的同时尝试控制其运动。如果假体硬件允许，向患者解释低幅度的肌电（EMG）信号对应较慢的运动速度，而较高的信号则可实现快速运动。让他们尝试不同的运动速度。
  2. 更换活动的假体关节（例如肘关节或腕关节），让患者使用其肌电信号控制这些关节的运动。
  3. 当患者能够较好地控制单个关节时，开启所有假体关节，实现多关节同步控制。告知患者，在假体控制的初始阶段，出现非预期的假体运动是正常现象。
    注意：轻微激活肌肉可能有助于选择性地控制单个假体关节。
  4. 当患者掌握上述操作后，通过将物体（如小球、瓶子的管状部分）放置在张开的假体手附近，并要求患者闭合假手，使其初步体验使用假体装置进行抓握的感觉（桌面假体）。
  5. 如果患者愿意，可让其使用健侧手（针对单侧截肢者）握住物体，并练习用假体抓握和释放这些物体。告知患者，有时无法成功抓握或释放物体是正常现象，但随着训练会逐渐改善。

  1. 确保由认证的假肢师提供试戴服务，并将用于肌电控制的所有电极正确放置在接受腔内。
    1. 为支持在接受腔内正确放置电极，应在患者皮肤上标记肌电信号敏感区域（EMG热点），并记录每个热点对应的假肢运动功能。
    2. 如有可能，在进行石膏取型时与假肢师共同接诊患者，并解答假肢师关于电极放置的任何问题。
    3. 当首个（试戴用）接受腔制作完成后，应与假肢师共同检查其适配情况。请患者佩戴该接受腔，并报告任何适配问题（例如特定部位压力过大）。通过将接受腔内的电极连接至肌电生物反馈系统或桌面假肢装置，要求患者尝试控制装置，以验证电极位置是否合适。
    4. 若患者在佩戴接受腔时无法有效控制桌面假肢，但在电极直接贴于皮肤时可实现控制，则需与假肢师重新评估接受腔内电极的位置，并根据需要调整电极位置（和/或接受腔结构）。

4. 假肢训练

  1. 当测试用接受腔适配良好，且患者能够通过接受腔内嵌的电极控制台式假肢时，请假肢师组装完整的假肢装置。
  2. 与假肢医师和外科医生一起查看患者的新假肢适配情况。检查假肢的适配效果，与团队讨论是否需要进行调整，并解答患者可能提出的任何问题。
    1. 向患者解释假体的基本功能，例如自由度、主动关节之间的切换方式（如适用）。同时说明假体是否防水，以及如何进行清洁。
  3. 训练假肢的穿戴与摘除。
    注意：假肢训练的持续时间和频率取决于假肢适配的复杂程度、治疗师的经验以及患者自身的运动学习能力。接受腔所需进行的调整（例如电极位置的改动）可能会延迟训练进程。在理想情况下，患者在最初几周内每周接受两次、每次30至60分钟的治疗，并可选择在两次治疗间隔期间使用测试用假肢进行家庭训练。
  4. 在无外部物体的情况下训练假肢运动。
    1. 请患者执行假肢的简单动作，例如手部的张开与闭合。如果可能，连接假肢 通过 通过蓝牙将其软件连接以显示肌电信号。
      注意：如果假肢未对患者的运动指令产生反应或执行了非预期的动作，请使用肌电生物反馈来确定原因。如果问题是硬件相关的（如接受腔适配或电极放置），请联系假肢师予以解决。否则，尝试调整软件设置和/或指导患者调整其运动指令（例如，轻微收缩）。
    2. 继续按照步骤3所述，训练假肢所有关节的单个动作。如果假肢支持不同的运动速度，指导患者改变动作速度。确保患者能够准确执行其意图完成的动作。
    3. 为了增加复杂性，可要求患者在不同体位下（如站立、坐姿，或对上臂截肢者采用不同的肩部位置）控制假肢，同时结合多个自由度的操作（例如，同时闭合手部并屈曲肘关节）。
  5. 训练物体操作
    1. 为患者提供不同的物体，例如减压球或木块。解释操作物体增加了另一层复杂性。
      注意：通常情况下，患者需要经过一段时间的训练，才能在操作外部物体时完全控制假肢。
    2. 请患者使用其健康的手（针对单侧截肢者）将物体放入假手内，然后指示其闭合假手，移动假肢的肘关节和/或腕关节，最后释放物体。
    3. 下一步，将物品放置在桌子/架子等处，要求患者使用假手抓取这些物品并将其移动到其他位置。
    4. 最后，可以训练需要更高精确度的任务，例如堆叠木块或抓取在桌面上滚动的球。
  6. 训练日常生活活动
    1. 询问患者在日常生活中经常进行哪些常见活动（如提包、洗衣、做饭、穿衣、使用餐具进食、开关门等）。在治疗中优先选择其中几项进行训练。
      注意：需说明该假体不可用于洗澡和淋浴。
    2. 在训练日常生活活动时，建议根据经验使用假肢进行操作（例如，对于某些假肢手而言，当手处于最大程度旋前位置时，拾取小物体更为容易）。让患者根据所提供的建议完成任务。如果患者有其他操作方法的想法，允许其尝试自己的方式，并鼓励他们探索多种策略，发挥创造性。
      注意：必须向患者说明，假体训练需要时间和耐心。
    3. 在患者完成任务期间，根据其表现给予反馈。反馈应基于代偿性动作（越少或无代偿为佳）以及患者完成任务所需的时间。如果您或患者对任务的完成方式不满意，可尝试不同的策略。
    4. 询问患者在日常生活中还有哪些更具体的重要活动（例如运动、休闲活动、照顾儿童或工作所需的特定任务），并讨论他们如何在这些活动中使用假肢。
      注意：如果可能，在治疗过程中（无论是在诊所还是在患者家中）直接与患者一起训练其中一些任务。并非所有任务都能使用假肢完成。在某些情况下，需要特定的假肢适配装置或辅助设备（例如，用于某些体育活动或演奏乐器）。尽管近年来假肢技术已取得显著进展，但目前的假肢装置在功能上仍远未达到人手的水平18.
    5. 让患者在家使用假体，并记录（或拍摄照片和视频）他们能够完成或感到难以完成的任务。
    6. 在接下来的治疗疗程中，使用这些笔记来讨论假肢使用的不同策略。
    7. 在治疗疗程中及家中重复进行假肢训练，直至治疗师与患者均确认假肢可在日常生活中良好使用。
    8. 结束治疗并让患者出院。

5. 随访评估

  1. 在康复出院后3个月，邀请患者参加多学科医学随访咨询。
    1. 询问患者在家庭和工作中如何使用假肢，并讨论其遇到的任何问题。
    2. 如果患者报告存在问题，应与之讨论并提供可能的解决方案。
  2. 通过标准化测试评估患者的假肢功能（例如南安普顿手功能评估程序（Southampton Hand Assessment Procedure, SHAP）19、动作研究上肢测试（Action Research Arm Test, ARAT）20,21，或肌电控制能力评估（Assessment of Capacity for Myoelectric Control, ACMC）22,23）。请患者填写关于生活质量及日常手部使用情况的标准化问卷（例如简明健康调查量表（Short Form 36, SF-36）24 和上肢功能障碍量表（Disabilities of Arm, Shoulder and Hand, DASH）25）。
  3. 如果测试结果显示存在问题，应与患者讨论该问题，并尽可能提供相应的解决方案。
  4. 首次随访咨询后，每6个月邀请患者参加一次多学科咨询和结构化评估，以确保假肢功能持续良好。

结果

所述康复方案在维也纳医科大学的临床环境中实施，并在一项近期发表的临床研究中对其可行性和效果进行了评估9。据报告9，共有30名患者参与了该试验，以评估靶向肌肉再支配（TMR）手术及后续康复的可行性。图5显示，在这30名患者中，有11名接受TMR手术的目的是用于疼痛治疗，而非通过假肢适配来改善功能。via 假肢适配作为初始目标的其余19名患者中，有5人因适配费用高昂（估计为75,000–150,000欧元）、康复时间不足或假肢重量过大而决定放弃。一名患者在术中探查时发现存在广泛的臂丛神经损伤，无法继续进行神经转接手术，该患者继续使用其体动式装置。在其余13名接受假肢康复的患者中，有10名可在随访评估时被纳入分析。

TMR 手术过程示意图、假体置换流程图、患者结局分析
图 5：显示纳入可行性研究的患者流程图。 请点击此处查看此图的放大版本。

采用南安普顿手功能评估程序（Southampton Hand Assessment Procedure, SHAP）19、动作研究上肢测试（Action Research Arm Test, ARAT）20,21 和衣夹移位测试（Clothespin-Relocation Test, CPRT）6,26 来评估结局指标。这些评估方法是常用于评价假肢功能的测试。评估在最终假肢适配后至少6个月进行。此外，还询问了患者佩戴假肢的习惯。

根据 Salminger 等人9的描述，对接受 TMR 手术后的 10 名患者进行评估，结果显示 SHAP 评分为 40.5 ± 8.1（健康上肢的评分约为 100），ARAT 评分为 20.4 ± 1.9（最高得分为 57，0 表示无上肢功能）（表 1）。在 CPRT 测试中，患者完成任务的时间为 34.3 ± 14.4 秒。患者报告每天佩戴假肢，每日佩戴时间范围为 3 至 10 小时。

结局评估评分健康上肢的预期评分
SHAP40.5 ± 8.1100
ARAT20.4 ± 1.957
CPRT34.3 ± 14.4 s-

表1：患者在接受TMR手术及康复治疗后的假体功能。 在SHAP和ARAT评估中，得分越高表示功能越好，而CPRT所需时间越短也表明功能越好。总评估患者数：n = 10。经参考文献9许可改编。

讨论

近年来，选择性神经转接术 increasingly 被用于增强假肢功能27。该领域的经验丰富的临床医生逐渐认识到，康复对于使截肢患者在手术后熟练使用假肢至关重要27。然而，目前缺乏结构化的治疗方案。本方案旨在为作业治疗师和物理治疗师提供工具和框架，以指导患者完成整个漫长的靶向肌肉再神经化（TMR）过程。与以往针对较简单神经转接术所提出的治疗建议28相比，本方案更加强调假肢使用前的训练以及肌电图（EMG）生物反馈的应用，以实现对肌肉的独立控制。

正如可行性研究9所示，讨论患者的期望对于术后成功至关重要。纳入高度积极的患者无疑有助于实现上述优异的治疗效果。若对所述方案的依从性较低，则可能导致假肢功能下降。此外，并非所有患者都希望接受假肢装配（或无力承担假肢费用）。然而，对于此类患者，靶向肌肉再神经支配术（TMR）仍可能有助于改善神经瘤或幻肢痛，因为近期研究已表明神经转接术在缓解这些症状方面具有潜力29,30,31。对于这些情况，康复计划可相应缩短。但我们发现，定期训练受再神经支配肌肉的可控性激活并使用假肢，仍可进一步改善疼痛状况32。在此过程中，共同决策至关重要：部分患者可能为了长期缓解疼痛而愿意佩戴假肢32，而另一些患者则可能对此不感兴趣。

根据我们的经验，与患者进行详细讨论对于评估其未来的依从性至关重要。康复过程可能需要9至15个月，具体时长取决于再神经支配时间、运动学习能力以及患者的可配合程度。如果患者对改善上肢功能缺乏积极性，或可能更适合使用其他装置（例如，体位驱动式假肢），则可能不值得投入相应的时间（以及可能的经济）成本。为节约资源，我们强烈建议仅纳入对该项目表现出强烈兴趣的患者，并且只有在预期能够完成完整康复流程的情况下才进行手术。最后，手术、治疗及适配的相关费用应在该阶段得到覆盖。

该研究方案需要根据临床判断针对每个个体进行调整，以满足其特定需求。除本方案所述干预措施外，还需考虑患者的躯体和心理共病情况，并提供适当的治疗（如心理治疗）。对于在截肢后立即接受靶向肌肉再支配术（TMR）的患者，可能需要更密切地筛查随时间推移可能出现的心理状况。除此之外，该患者群体无需对方案进行其他修改。他们甚至可能在运动学习方面进展更快，因为他们可能仍习惯于双手协调活动。在本方案中，由外科医生实施的神经转接手术决定了需要训练哪些运动指令，以及预期哪些肌肉部位产生反应。假肢终端装置的选择会影响假肢训练内容。如有必要，对于多关节假肢，治疗中应包含不同抓握模式之间的切换及其使用方法的训练。

对于居住地距离临床中心较远或无法定期参加线下康复治疗的患者，需对康复方案进行调整。调整措施包括加强居家训练、安排患者居住地附近的治疗师参与，以及开展远程康复治疗。 通过 在线视频通话。远程康复解决方案需要在满足所有数据保护要求的同时，提供稳定的视频和音频连接。对于这些患者，应在术后6至9个月安排首次临床中心就诊，进行信号训练。该次就诊通常持续1周，每天进行两次治疗。大多数情况下，此时可实现良好的信号分离；否则，需再次住院进行信号训练，患者可获得一个简易的表面肌电（sEMG）生物反馈装置用于家庭训练。当实现良好信号分离后，假肢技师可制作测试接受腔，并在住院期间确定信号采集位置。这使得假肢技师能够在患者回家后制作最终适配的假肢。最终假肢可在术后1至2个月后的第二次为期1周的就诊中进行适配，同时开始假肢使用训练。高级假肢训练及后续随访可根据患者需求，选择远程方式进行或再次前往临床中心完成。

此外，其他外科手术干预措施（例如骨整合33，以改善假体的机械界面）可与靶向肌肉再神经支配术（TMR）34联合应用。若采用此类联合方案，则必须包含相应的特定干预措施（例如骨整合术后进行分级负重训练35）。另外，尽管本方案描述的是直接假体控制系统（即一个电极对应一个动作），但其康复原则在计划使用模式识别控制系统时仍然适用。两者在康复训练中的主要区别在于：单块肌肉的选择性激活变得不那么重要，而需要训练多个肌肉产生特定且可重复的激活模式36。

披露

作者不存在任何利益冲突。

致谢

本研究获得了欧洲研究理事会（ERC）在欧盟“地平线2020”研究与创新计划下提供的资助 （资助协议编号：810346）。作者感谢Aron Cserveny为本出版物准备插图。

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
Dynamic Arm Plus® 系统配 Variplus Speed 假肢手Ottobock Healthcare, Duderstadt, Germany该假肢系统与计算机（及蓝牙连接）联合用于sEMG生物反馈。之后用于桌面假肢训练，并作为患者的假肢适配装置。
ElbowSoft TMROttobock Healthcare, Duderstadt, Germany该软件与 Dynamic Arm Plus 系统及标准计算机（配备 Windows 7、8 或 10 操作系统）结合使用，可实现肌电（EMG）信号的可视化，并可调节假肢系统的设置。
肌电（EMG）电极Ottobock Healthcare, Duderstadt, Germany电极 13E202 = 50本研究使用的 EMG 电极均为双极电极，内置接地和 50 Hz 滤波器，与 Dynamic Arm Plus® 配合使用。
折叠式镜像疗法箱（上肢/足/踝）Reflex Pain Management Therapy Store该箱子用于镜像疗法。

参考文献

  1. Vujaklija, I., Farina, D., Aszmann, O. C. New developments in prosthetic arm systems. Orthopedic Research and Reviews. 8, 31-39 (2016).
  2. Zhou, P., et al. Decoding a new neural machine interface for control of artificial limbs. Journal of Neurophysiology. 98 (5), 2974-2982 (2007).
  3. Sturma, A., Salminger, S., Aszmann, O. Proximale Amputationen des Armes: Technische, chirurgische und handtherapeutische Möglichkeiten. Zeitschrift für Handtherapie. 21 (1), 18-25 (2018).
  4. Uellendahl, J. E. Upper extremity myoelectric prosthetics. Physical Medicine & Rehabilitation Clinics of North America. 11 (3), 639-652 (2000).
  5. Biddiss, E., Chau, T. Upper-limb prosthetics: critical factors in device abandonment. American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation. 86 (12), 977-987 (2007).
  6. Kuiken, T. A., Dumanian, G. A., Lipschutz, R. D., Miller, L. A., Stubblefield, K. A. The use of targeted muscle reinnervation for improved myoelectric prosthesis control in a bilateral shoulder disarticulation amputee. Prosthetics and Orthotics International. 28 (3), 245-253 (2004).
  7. Aszmann, O. C., Dietl, H., Frey, M. Selective nerve transfers to improve the control of myoelectrical arm prostheses. Handchirurgie, Mikrochirurgie, plastische Chirurgie. 40 (1), 60-65 (2008).
  8. Cheesborough, J. E., Smith, L. H., Kuiken, T. A., Dumanian, G. A. Targeted muscle reinnervation and advanced prosthetic arms. Seminars in Plastic Surgery. 29 (1), 62-72 (2015).
  9. Salminger, S., et al. Outcomes, challenges and pitfalls after targeted muscle reinnervation in high level amputees. Is it worth the effort. Plastic and Reconstructive Surgery. 144 (6), 1037-1043 (2019).
  10. Sturma, A., et al. Rehabilitation of high upper limb amputees after Targeted Muscle Reinnervation. Journal of Hand Therapy: Official Journal of the American Society of Hand Therapists. , (2020).
  11. Ramachandran, V. S., Rogers-Ramachandran, D. Synaesthesia in phantom limbs induced with mirrors. Proceedings Biological Sciences. 263 (1369), 377-386 (1996).
  12. Rothgangel, A. S., Braun, S. M., Beurskens, A. J., Seitz, R. J., Wade, D. T. The clinical aspects of mirror therapy in rehabilitation. International Journal of Rehabilitation Research. 34 (1), 1-13 (2011).
  13. Dickstein, R., Deutsch, J. E. Motor imagery in physical therapist practice. Physical Therapy. 87 (7), 942-953 (2007).
  14. Bowering, K. J., et al. The effects of graded motor imagery and its components on chronic pain: A systematic review and meta-analysis. The Journal of Pain. 14 (1), 3-13 (2013).
  15. Moseley, G. L. The graded motor imagery handbook. , Noigroup Publications. (2012).
  16. Merletti, R., Parker, P. Electromyography: Physiology, engineering, and non-invasive applications. , Wiley IEEE-Press Verlag. (2004).
  17. Sturma, A., Hruby, L. A., Prahm, C., Mayer, J. A., Aszmann, O. C. Rehabilitation of upper extremity nerve injuries using surface EMG biofeedback: Protocols for clinical application. Frontiers in Neuroscience. 12 (906), (2018).
  18. Farina, D., Aszmann, O. Bionic limbs: clinical reality and academic promises. Science Translational Medicine. 6 (257), 212(2014).
  19. Kyberd, P., et al. Practice evaluation. Case studies to demonstrate the range of applications of the Southampton Hand Assessment Procedure. British Journal of Occupational Therapy. 72 (5), 212-218 (2009).
  20. Lyle, R. C. A performance test for assessment of upper limb function in physical rehabilitation treatment and research. Internationale Journal of Rehabilitation Research. 4, 483-492 (1981).
  21. Yozbatiran, N., Der-Yeghiaian, L., Cramer, S. C. A standardized approach to performing the action research arm test. Neurorehabil Neural Repair. 22 (1), 78-90 (2008).
  22. Hermansson, L. M., Bernspang, B., Eliasson, A. C. Assessment of capacity for myoelectric control: a new Rasch-built measure of prosthetic hand control. Journal of rehabilitation medicine. 37 (3), 166-171 (2005).
  23. Hermansson, L. M., Fisher, A. G., Bernspång, B., Eliasson, A. -C. Intra- and inter-rater reliability of the assessment of capacity for myoelectric control. Journal of Rehabilitation Medicine. 38 (2), 118-123 (2006).
  24. McHorney, C. A., Ware Jr,, E, J., Raczek, A. E. The MOS 36-item short-form health survey (SF-36): II. Psychometric and clinical tests of validity in measuring physical and mental health constructs. Medical Care. 31, 247-263 (1993).
  25. Gummesson, C., Atroshi, I., Ekdahl, C. The disabilities of the arm, shoulder and hand (DASH) outcome questionnaire: longitudinal construct validity and measuring self-rated health change after surgery. BMC Musculoskeletal Disorders. 4 (1), 11(2003).
  26. Stubblefield, K. A. Occupational therapy outcomes with targeted hyper-reinnervation nerve transfer surgery: Two case studies. MEC '05 Intergrating Prosthetics and Medicine, Proceedings of the 2005 MyoElectric Controls/Powered Prosthetics. , (2005).
  27. Geary, M., Gaston, R. G., Loeffler, B. Surgical and technological advances in the management of upper limb amputees. The Bone & Joint Journal. 103 (3), 430-439 (2021).
  28. Stubblefield, K. A., Miller, L. A., Lipschutz, R. D., Kuiken, T. A. Occupational therapy protocol for amputees with targeted muscle reinnervation. Journal of Rehabilitation Research & Development. 46 (4), 481-488 (2009).
  29. Dumanian, G. A., et al. Targeted muscle reinnervation treats neuroma and phantom pain in major limb amputees: A randomized clinical trial. Annals of Surgery. 270 (2), 238-246 (2018).
  30. Pet, M. A., Ko, J. H., Friedly, J. L., Mourad, P. D., Smith, D. G. Does targeted nerve implantation reduce neuroma pain in amputees. Clinical Orthopaedics and Related Research. 472 (10), 2991-3001 (2014).
  31. Souza, J. M., et al. Targeted muscle reinnervation: a novel approach to postamputation neuroma pain. Clinical Orthopaedics and Related Research. 472 (10), 2984-2990 (2014).
  32. Sturma, A., Hruby, L. A., Vujaklija, I., Østlie, K., Farina, D. Treatment strategies for phantom limb pain. Bionic Limb Reconstruction. Aszmann, O. C., Farina, D. , Springer International Publishing. 113-124 (2021).
  33. Li, Y., Branemark, R. Osseointegrated prostheses for rehabilitation following amputation : The pioneering Swedish model. Der Unfallchirurg. 120 (4), 285-292 (2017).
  34. Vincitorio, F., et al. Targeted muscle reinnervation and osseointegration for pain relief and prosthetic arm control in a woman with bilateral proximal upper limb amputation. World Neurosurgery. 143, 365-373 (2020).
  35. Jonsson, S., Caine-Winterberger, K., Branemark, R. Osseointegration amputation prostheses on the upper limbs: methods, prosthetics and rehabilitation. Prosthetics and Orthotics International. 35 (2), 190-200 (2011).
  36. Stubblefield, K., Kuiken, T. Occupational therapy for the targeted muscle reinnervation patient. Targeted Muscle Reinnervation. Kuiken, T., Schultz-Feuser, A., Barlow, A. , Taylor & Francis Group. Boca Raton. 99-119 (2014).

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