Summary
Dit protocol is voor de evaluatie van corticospinale darmfunctie binnen 1 week na een beroerte. Het kan worden gebruikt om patiënten te selecteren en te bevredigen in proeven van interventies die zijn ontworpen om het motorisch herstel en de resultaten van de bovenste ledematen te verbeteren en in de klinische praktijk voor het voorspellen van functionele resultaten van de bovenste ledematen 3 maanden na een beroerte.
Abstract
Hoge interindividuele variabiliteit in het herstel van de functie van de bovenste ledematen (UL) na een beroerte betekent dat het moeilijk is om het potentieel van een individu voor herstel te voorspellen op basis van klinische beoordelingen alleen. De functionele integriteit van het corticospinale kanaal is een belangrijke prognostische biomarker voor herstel van ul-functie, met name voor mensen met ernstige initiële UL-stoornis. Dit artikel presenteert een protocol voor de evaluatie van corticospinale darmfunctie binnen 1 week na een beroerte. Dit protocol kan worden gebruikt om patiënten te selecteren en te bevredigen in proeven met interventies die zijn ontworpen om ul-motorisch herstel en resultaten na een beroerte te verbeteren. Het protocol maakt ook deel uit van het PREP2-algoritme, dat ul-functie voor individuele patiënten 3 maanden postslag voorspelt. Het algoritme combineert achtereenvolgens een UL sterktebeoordeling, leeftijd, transcraniële magnetische stimulatie en slagernst, binnen een paar dagen na de beroerte. De voordelen van het gebruik van PREP2 in de klinische praktijk worden elders beschreven. Dit artikel richt zich op het gebruik van een UL sterktebeoordeling en transcraniële magnetische stimulatie om corticospinale darmfunctie te evalueren.
Introduction
Bovenste ledemaat functie is vaak aangetast na een beroerte, en herstel van ul functie is belangrijk voor het herwinnen van onafhankelijkheid in de dagelijkse levende activiteiten1. Beroerte revalidatie proeven zijn vaak gericht op het verbeteren van UL herstel en resultaten na een beroerte. De meerderheid van het onderzoek naar beroerterevalidatie wordt uitgevoerd bij patiënten in het chronische stadium (>6 maanden postslag), maar de meeste revalidatie vindt vroeg na beroerte2,3plaats. Meer onderzoek moet worden uitgevoerd met patiënten kort na een beroerte om een bewijsbasis voor revalidatie praktijk op te bouwen.
Een van de grootste uitdagingen bij het uitvoeren van onderzoek kort na de beroerte is het detecteren van de effecten van de interventie tegen de achtergrond van herstel die optreedt tijdens de eerste weken en maanden na de beroerte. Hoge intersubject variabiliteit in klinische presentatie en herstel creëert ruis die de gunstige effecten van interventies kan verdoezelen. Interventie- en controlegroepen zijn doorgaans in evenwicht op basis van klinische metingen van initiële neurologische stoornissen. Deze maatregelen zijn echter vaak slechte voorspellers van het potentieel van de patiënt voor volgend herstel, met name die met een ernstige initiële waardevermindering4,5. Dit betekent dat groepen kunnen worden gekoppeld voor basisklinische maatregelen en niet kunnen worden afgestemd op hun herstelpotentieel, waardoor het moeilijker wordt om de effecten van de interventie vast te stellen. Biomarkers kunnen deze uitdaging aanpakken door het potentieel van een individuele patiënt voor motorisch herstel te identificeren, zodat groepen nauwkeurig kunnen worden afgestemd en gestratificeerd6,7,8. Biomarkers kunnen ook worden gebruikt om patiënten te selecteren die het meest waarschijnlijk reageren op de bekende of hypothetische mechanismen van actie van de interventie6.
De functionele integriteit van het corticospinale (CST) is een belangrijke biomarker die herstel van de UL-functie voorspelt na beroerte5,8,9,10,11,12. De CST brengt dalende motoroutput van de primaire motorische cortex naar het ruggenmerg en is essentieel voor coördinatie en fijne motorische controle. Patiënten met een functionele CST na een beroerte hebben meer kans om kracht, coördinatie en behendigheid te herwinnen dan patiënten zonder. Een klinische beoordeling kan voldoende zijn om te bevestigen dat de CST functioneel is bij licht gehandicapte patiënten13,14,15. Patiënten met een ernstigere initiële beperking kunnen echter al dan niet beschikken over een functionele CST, en een neurofysiologische beoordeling met behulp van transcraniële magnetische stimulatie (TMS) is nodig9,10,11,16,17.
TMS is een niet-invasieve en pijnloze techniek die kan worden gebruikt om CST functie te testen18. De TMS spoel levert een magnetische stimulus over de primaire motorische cortex die een dalende volley genereert in de CST, het uitlokken van een motorisch opgeroepen potentieel (MEP) in de spieren van de contralaterale ledemaat19. De aanwezigheid van een lid van het Europees Parlement in de paretische arm of hand (MEP+) duidt op een functionele CST en wordt geassocieerd met een groter potentieel voor herstel van de UL-functie. Patiënten die lid van het Europees Parlement zijn, hebben het meest waarschijnlijk een slechter UL-herstel, zonder terugkeer van gecoördineerde en behendige handfunctie4,6,9,12,16.
Het testen van alle patiënten met TMS is onpraktisch en onnodig, omdat patiënten met een milde initiële beperking hoogstwaarschijnlijk een functionele CST17hebben. Daarom is een hiërarchische aanpak nodig, zodat TMS alleen wordt gebruikt voor patiënten met een ernstigere initiële beperking. Het PREP2-algoritme werd ontwikkeld met behulp van een combinatie van klinische metingen en TMS om de CST-functie te evalueren en de waarschijnlijke UL-uitkomst te voorspellen op 3 maanden postslag (figuur 1)17. PREP2 begint bij dag 3 postslag door het testen van de kracht van schouder ontvoering en vinger extensie in de paretic arm (SAFE score), met behulp van Medical Research Council kwaliteiten. Als de som van deze cijfers 5 of meer van de 10 is, is het "veilig" om aan te nemen dat de patiënt MEP+ is. Van deze patiënten wordt verwacht dat ze een goed of uitstekend UL-resultaat hebben met 3 maanden postslag, afhankelijk van hun leeftijdvan 17jaar. Deze patiënten hebben geen TMS nodig om de status van het Europees Parlement te bepalen, waardoor de kosten en onnodige tests voor de patiënt worden geminimaliseerd.
Patiënten met een VEILIGE score van minder dan 5 op dag 3 postslag vereisen TMS om de functionele integriteit van hun CST te bepalen. Als een lid van het Europees Parlement kan worden ontlokt uit de paretische extensor carpi radialis (ECR) of eerste ruginterosseus (BDI) spieren, de patiënt is MEP + en zal naar verwachting fijne motorische controle van de hand te herstellen door 3 maanden poststroke. Ongeveer de helft van de patiënten met een SAFE score minder dan 5 op dag 3 postslag zijn MEP +. Belangrijk is dat patiënten een SAFE score kunnen hebben zo laag als nul en MEP+ kunnen zijn. Dit illustreert de noodzaak van TMS in deze subgroep van patiënten, omdat klinische beoordeling alleen geen onderscheid kan maken tussen patiënten met en zonder een functionele CST. Patiënten die europarlementariër zijn, hebben aanzienlijke CST-schade. Van deze patiënten wordt verwacht dat zij een beperkte of slechte UL-functionele uitkomst hebben, afhankelijk van hun algehele ernst van de beroerte, gemeten met het National Institute of Health Stroke Scale (NIHSS) (figuur 1)17. Van deze ep-patiënten wordt niet verwacht dat zij de gecoördineerde en behendige vingercontrole herwinnen en kunnen zij voor onderzoeksdoeleinden worden gegroepeerd.
Figuur 1: Het PREP2-algoritme. SAFE = Schouder ontvoering, Vinger Extensie score, dat is de som van de Medical Research Council kwaliteiten voor elk van deze bewegingen van de 5, voor een totale SAFE score van de 10. MEP+ = Motor Evoked Potentials kunnen worden ontlokt uit de paretische extensor carpi radialis (ECR) en/of eerste dorsale interosseous (BDI) spieren van de paretische UL met behulp van transcraniale magnetische stimulatie. NIHSS = National Institutes of Health Stroke Scale. Het algoritme voorspelt een van de vier mogelijke UL functionele resultaten op 3 maanden postslag. Elke voorspellingscategorie wordt geassocieerd met een revalidatiefocus die kan worden gebruikt om UL-therapie2op maat te maken. De gekleurde stippen vertegenwoordigen, proportioneel, PREP2 algoritme nauwkeurigheid. De stippen zijn kleurgecodeerd op basis van de uitkomst categorie daadwerkelijk bereikt 3 maanden postslag (Groen = Uitstekend; Blauw = Goed; Oranje = Beperkt; Rood = Slecht). Figuur gereproduceerd uit Stinear et al.17. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
In de klinische praktijk voorspelt PREP2 een van de vier uitkomstcategorieën die kunnen worden gebruikt om revalidatie voor individuele patiënten op maat te maken en patiënten en gezinnen te helpen begrijpen wat ze kunnen verwachten voor hun UL-herstel. Tot op heden is PREP2 het enige extern gevalideerde UL-voorspellingstool dat klinische beoordeling en biomarker-informatie combineert in eenbeslissingsboom 17. Het is ook het enige UL-voorspellingsinstrument met onderzoek naar de effecten van implementatie in de klinische praktijk20,21. PREP2 voorspellingen zijn nauwkeurig voor ongeveer 75% van de patiënten, te optimistisch voor 17% en te pessimistisch voor 8% van de patiënten op 3 maanden postslag17. De nauwkeurigheid is het hoogst voor ep-patiënten (nauwkeurig voor 90% van de ep-patiënten), waarbij de waarde wordt benadrukt van het gebruik van TMS om deze patiënten te identificeren met ernstige schade aan de aflopende motorpaden17. PREP2 blijft correct voor ongeveer 80% van de patiënten op 2 jaar postslag22. Dit ondersteunt het gebruik van PREP2 om ul functionele motorische resultaten te voorspellen op 3 maanden en langere termijn. Informatie over het leveren van PREP2 voorspellingen en het gebruik ervan in de klinische praktijk valt buiten het toepassingsgebied van deze methoden papier, maar gedetailleerde middelen zijn online beschikbaar23.
PREP2 biedt onderzoekers een hulpmiddel om patiënten te selecteren en te bevredigen voor klinische studies. Hierdoor kunnen patiënten niet alleen worden gegroepeerd op basis van basisklinische kenmerken, maar ook hun neurobiologisch potentieel voor UL-herstel. Ondanks het montagebewijs voor het gebruik van TMS als prognostische biomarker voor UL-herstel, kan gebrek aan vertrouwdheid met TMS-protocollen in ziekenhuisinstellingen met subacute beroertepatiënten een belemmering vormen voor het gebruik ervan in onderzoek. Daarom is dit protocol bedoeld om aan te tonen hoe de SAFE-score en TMS te gebruiken om cst-functie te evalueren bij patiënten in een ziekenhuis instelling vroeg na een beroerte.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Al het onderzoek met menselijke deelnemers moet de goedkeuring van de menselijke ethiek hebben door de bevoegde institutionele ethische commissie en de studie moet worden uitgevoerd in overeenstemming met de verklaring van Helsinki.
1. Patiëntscreening
- Screen alle patiënten op PREP2 geschiktheid binnen 72 uur na het begin van een beroerte.
OPMERKING: Patiënten zijn geschikt als ze een eenzijdige ischemische of hemorragische beroerte hebben gehad in de laatste 72 uur, nieuwe UL-zwakte hebben en 18 jaar of ouder zijn.
2. VEILIGE Score
OPMERKING: Zorg ervoor dat patiënten met onoplettendheid of vermoeidheid zich op de arm richten om een nauwkeurige beoordeling van de sterkte mogelijk te maken.
- Plaats de patiënt met zijn rug volledig ondersteund en rechtop, hetzij in bed of in een stoel en hun paretische arm aan hun zijde met de elleboog in uitbreiding.
- Toon schouderontvoering. Vraag de patiënt om zijn arm zijwaarts en omhoog naar zijn oor te tillen. Gebruik de kwaliteiten van de Medical Research Council (MRC) om schouderontvoeringssterkte te scoren.
OPMERKING: MRC-kwaliteiten worden als volgt beschreven: 0 = geen voelbare spieractiviteit; 1 = voelbare spieractiviteit, maar geen beweging; 2 = beperkt bewegingsbereik zonder zwaartekracht; 3 = volledige bewegingsvrijheid tegen zwaartekracht, maar geen weerstand; 4 = volledige bewegingsvrijheid tegen zwaartekracht en weerstand, maar zwakker dan de andere kant; 5 = normaal vermogen. - Om schouderontvoering seinen rangen 4 of 5 te scoren, plaats je hand over de arm van de patiënt, proximale aan de elleboog en breng weerstand.
OPMERKING: De patiënt moet in staat zijn om volledige waaier van beweging tegen weerstand te bereiken om een score van 4 of hoger worden toegekend. - Plaats de paretische onderarm in pronatie met de vingers volledig gebogen en ondersteuning te bieden onder de pols.
- Toon vingerextensie. Vraag de patiënt om zijn vingers recht te trekken en gebruik de medische onderzoeksraad kwaliteiten om vinger extensie sterkte te scoren.
- Om vingerextensierangen 4 of 5 te scoren, breng weerstand over het dorsum van de vingers, distaal aan de metacarpophalangealverbindingen, door het beweging.
OPMERKING: De patiënt moet in staat zijn om volledige uitbreiding te bereiken tegen de weerstand om een score van 4 of hoger te krijgen. - Als u vingers met ongelijke sterkte wilt scoren, gebruikt u de meerderheidsregel. Als drie vingers dezelfde score hebben, gebruikt u deze score. Als twee vingers een lagere score hebben dan de andere twee vingers, gebruikt u de lagere score.
- Voeg de MRC kwaliteiten voor schouder ontvoering en vinger extensie samen voor een VEILIGE score van de 10. Als de patiënt een VEILIGE score van 5 of meer heeft op dag 3 postslag, kan worden aangenomen dat ze een functioneel corticospinal eituur hebben en TMS is niet vereist. Als de patiënt een SAFE score heeft van minder dan 5 op dag 3 postslag, is TMS vereist om zijn MEP-status te bepalen.
3. Transcraniële magnetische stimulatie (TMS)
- Evalueer de geschiktheid van de patiënt voor TMS.
- Vul een TMS veiligheidschecklist in met de patiënt om absolute en relatieve contra-indicaties te identificeren voor TMS24.
OPMERKING: Deze informatie moet worden verzameld door middel van patiënt en familie interview en uit de medische dossiers. Zie de sectie Representatieve resultaten voor meer details. - Vraag de arts van de patiënt om de TMS-checklist te bekijken en indien nodig goed te keuren.
- Controleer op de dag van de TMS-test de medische status van de patiënt met het klinische team en de patiënt om ervoor te zorgen dat er geen wijzigingen zijn aangebracht sinds de checklist is ondertekend.
OPMERKING: Gebeurtenissen te overwegen zijn vallen met hoofdletsel, inbeslagneming, als de patiënt medisch onwel is geworden, is hypoglycemisch, of heeft onstabiele bloeddruk. Zorg ervoor dat de patiënt alle voorgeschreven medicatie voorafgaand aan de test heeft ingenomen.
- Vul een TMS veiligheidschecklist in met de patiënt om absolute en relatieve contra-indicaties te identificeren voor TMS24.
- Bereid het milieu voor.
- Verwijder meubels uit de buurt van het bed. Verplaats het bed weg van de muur om ruimte te bieden voor de TMS-unit.
- Plaats de TMS-eenheid aan het hoofd van het bed naar de zijkant tegenover de paretische ledemaat. Hoek de TMS-eenheid, zodat de persoon die TMS kan gemakkelijk het scherm te zien.
- Test de TMS setup om te controleren of het op de juiste manier werkt.
OPMERKING: Dit protocol maakt gebruik van een TMS-eenheid met één puls. Het elektromyografiesignaal (EMG) kan worden bemonsterd op 2 kHz en gefilterd met 10 Hz high-pass en 1.000 Hz low-pass filters. De EMG-apparatuur moet worden geactiveerd door de TMS-eenheid zodanig dat het EMG-spoor ten minste 50 ms begint voorafgaand aan de TMS-stimulus en ten minste 50 ms beëindigt na de TMS-stimulus. - Zorg voor vertrouwdheid met het protocol voor het oproepen van noodhulp in de TMS assessment room in het geval dit nodig is.
- Bereid de patiënt voor.
OPMERKING: Patiënten met intraveneuze (IV) lijnen, nasogastrische voeding, of lage concentraties van aanvullende zuurstof via een neuscanule kunnen worden getest met TMS op voorwaarde dat ze worden beschouwd als medisch stabiel door de behandelende arts. Aanvullende zuurstof moet gedurende de TMS-sessie worden voortgezet. Het opschorten en loskoppelen van nasogastrische voeding en niet-essentiële vloeistoffen via INFUUS-lijnen zal het gemakkelijker maken om de TMS-beoordeling uit te voeren.- Verwijder alle kleding die de onderarmen bedekt. Verwijder alle items die de paretische pols, zoals een horloge of identificatie armband om de EMG elektrode plaatsing mogelijk te maken.
- Plaats de paretische arm op een kussen met de onderarm gepronated en volledig ondersteund van de elleboog naar de hand.
- Palpate de paretische onderarm om de spierbuik te lokaliseren voor de extensor carpi radialis (ECR) spier. Identificeer posities voor twee oppervlakte EMG-elektroden over de spierbuik, waardoor factoren zoals de positie van IV canule of dressings.
OPMERKING: Het is essentieel dat ten minste een elektrode is geplaatst over de spierbuik. Dit kan vereisen discussie met het verplegend personeel over het herpositioneren van verbanden voor de test indien mogelijk. - Reinig de huid op elke elektrode site met een alcohol huidreinigende doekje. Scheer elke elektrode site om haar te verwijderen. Abrade de elektrodesites licht met een schuurcrème of tape. Zorg voor patiënten die een kwetsbare huid hebben en vermijd gebieden van een gebroken huid.
- Breng zelfklevende wegwerpopname-elektroden veilig aan op elke locatie.
- Zoek de elektrodesites voor de eerste dorsale interosseusspier (BDI). Een elektrode zal worden geplaatst op de BDI spierbuik en een op het dorsum van de hand.
OPMERKING: Elektrode plaatsing kan variëren afhankelijk van de patiënt factoren, zoals de positie van een IV canule of dressings. - Bereid de huid voor en breng de zelfklevende opname-elektroden zoals eerder beschreven.
- Plaats de referentie elektrode band rond de arm net proximale aan de elleboog. U ook de huid bereiden en een zelfklevende referentieelektrode over de laterale epicondyle van het opperarmbeen plaatsen.
- Plaats de patiënt in bed voor de test.
- Laat de bedrails zakken. Beweeg de patiënt zo hoog mogelijk op het bed en naar de rand van het bed aan de niet-paretische kant.
OPMERKING: De patiënt mag alleen worden verplaatst door opgeleid personeel. - Zet de bedrail voor de veiligheid weer aan de paretische kant. Verwijder indien mogelijk het hoofdeinde van het bed en verwijder ongebruikte IV-palen die aan het bed zijn bevestigd en die de spoelpositie kunnen belemmeren.
- Hef het hoofd van het bed zo hoog mogelijk. Plaats kussens achter de rug van de patiënt om ze in een rechtopstaande zitpositie te brengen zonder dat hun hoofd contact opneemt met het bed. Leg geen kussen achter het hoofd. Hef indien mogelijk de knieën op om te voorkomen dat de patiënt tijdens het testen door het bed glijdt.
- Zorg ervoor dat de paretische onderarm in pronatie is en volledig ondersteund wordt door een kussen van de elleboog tot de pols. Controleer op voldoende Toegang tot de TMS-spoel door de TMS-spoel tegen het hoofd van de patiënt te houden. Breng indien nodig aanpassingen aan de positie van de patiënt aan.
- Laat de bedrails zakken. Beweeg de patiënt zo hoog mogelijk op het bed en naar de rand van het bed aan de niet-paretische kant.
- Plaats de patiënt in een stoel of rolstoel voor de test (alternatieve optie).
- Zorg ervoor dat de patiënt rechtop en comfortabel in de stoel zit. Leg een kussen onder elke arm. Zorg ervoor dat de paretische onderarm wordt gepronated en volledig ondersteund door het kussen.
- Controleer het EMG-spoor: Sluit de kabels aan tussen de patiënt en de EMG-unit. Controleer of het EMG-signaal vrij is van elektrisch geluid.
- Lever TMS.
- Voor de TMS-test moeten twee opgeleid personeel aanwezig zijn. Instrueer de patiënt om recht vooruit te kijken, houden hun hoofd stil en ogen open.
- De persoon die de spoel moet naast het hoofd van de patiënt staan aan zijn niet-paretische kant en het midden van de spoel boven de locatie van de primaire motorische cortex van het door een beroerte aangetaste halfrond plaatsen. Dit is ongeveer 4 cm zijwaarts van het hoekpunt op de interaurale lijn.
OPMERKING: Een andere manier om de startspoelpositie te identificeren, is het meten van ongeveer een derde van de afstand van het hoekpunt tot de voorkant van het oor. - Oriënteer de spoel met het handvat naar achteren, op een hoek van ongeveer 45° in het midsagittale vlak om een achterste-naar-voorste stroom in het onderliggende weefsel te produceren.
LET OP: De spoel die in dit protocol wordt gebruikt is een platte figuur-acht spoel, maar een branding coil of ronde spoel kan ook worden gebruikt. - Stel de bedhoogte aan voor het comfort van de coilhouder. Gebruik indien nodig een stap. De tweede persoon (niet de coilhouder) is verantwoordelijk voor het bewaken van het patiëntcomfort tijdens de TMS-sessie. Ze kunnen aan de voet van het bed staan om de patiënt te controleren en ervoor zorgen dat de patiënt een neutrale hoofdpositie behoudt of de patiënt vanaf het bed controleert terwijl de tms-unitcontroles zo nodig worden aangepast.
LET OP: Dit is afhankelijk van de gebruikte afzonderlijke TMS-instelling. De patiënt moet worden gecontroleerd op comfortniveaus, alertheid en eventuele nadelige effecten zoals vasovagale reacties op het TMS. - Begin met een stimulusintensiteit van 30% maximale stimulator output (MSO). Verhoog de intensiteit in 10% MSO-stappen met drie tot vijf stimuli op elke intensiteit en hoofdhuidlocatie.
- Verplaats de spoel systematisch in stappen van 1 cm in elke richting (anterior, achterste, mediaal, laterale) om de optimale locatie te vinden voor het produceren van EP-leden in de opgenomen spieren. Kleine aanpassingen aan de spoelrotatie kunnen ook nodig zijn.
- Blijf de stimulusintensiteit verhogen en de spoel verplaatsen totdat de leden van het Europees Parlement consequent worden waargenomen in een of beide spieren of totdat 100% MSO is bereikt.
- Als 100% MSO wordt bereikt zonder dat leden van het Europees Parlement worden waargenomen, gebruikt u actieve facilitering om de onteigenbaarheid van corticomotorische motoren te vergroten en de kans dat een lid van het Europees Parlement wordt opgeroepen. Vraag de patiënt om een kussen te knuffelen op hun borst met beide armen, in een poging om hun paretic UL te activeren zoveel mogelijk. Voor patiënten zonder distale UL activiteit, vraag hen te verheffen en in te trekken op de schoudergordel.
- Classificeren van de MEP status van de patiënt.
- Classificeren van de patiënt als MEP + als ep-leden van een amplitude worden waargenomen met een consistente latentie in reactie op ten minste vijf stimuli. Dit kan in rust zijn of tijdens vrijwillige facilitering. Ddi latencies zijn meestal 20-30 ms, terwijl ECR latencies zijn meestal 15-25 ms. Ep-leden hoeven niet te overschrijden een piek-to-peak amplitude van 50 μV.
- Classificeren van de patiënt als lid van het Europees Parlement- als een lid van het Europees Parlement niet kan worden ontlokt op 100% MSO, hetzij in rust, hetzij tijdens een poging tot vrijwillige facilitering.
- Verwijder elektroden en veeg de huid af met een alcoholdoekje. De huid kan licht rood zijn, maar dit verdwijnt meestal zonder enige behandeling.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
De SAFE-score en TMS kunnen worden gebruikt om de functionele status van de CST binnen een week na de beroerte vast te stellen. Patiënten die een SAFE score hebben van ten minste 5 op dag 3, of lid eur+ zijn wanneer ze met TMS worden getest, hebben een functionele CST en zullen naar verwachting ten minste enige coördinatie en behendigheid herwinnen. Patiënten die europarlementariër zijn, hebben geen functionele CST en zullen zich daarom waarschijnlijk beperken tot verbeteringen in proximale armbewegingen en grove bewegingen van de hand. De functionele status van de CST kan daarom worden gebruikt om patiënten te selecteren voor proeven op basis van hun vermogen om de behendige handfunctie te herstellen.
Het PREP2-algoritme voorspelt ul-functionele resultaten door met behulp van dit protocol de SAFE-score en de MEP-status te verkrijgen. Het PREP2-algoritme is ontwikkeld en gevalideerd bij patiënten van 18 jaar of ouder, met ischemische of hemorragische beroerte en nieuwe UL-zwakte, zoals elders in detail beschreven16,17,20. Een belangrijk onderdeel van het PREP2-algoritme is het bepalen van de MEP-status bij TMS voor patiënten met een SAFE-score van minder dan 5. Patiënten moeten worden beoordeeld op geschiktheid voor de procedure. Dit omvat het invullen van een veiligheidschecklist die vervolgens wordt beoordeeld en goedgekeurd door de behandelend arts. Het doel van de checklist is om eventuele contra-indicaties of voorzorgsmaatregelen voor het gebruik van TMS te identificeren, zoals de aanwezigheid van een pacemaker, epileptische aanvallen, hersenchirurgie en hoofdletsel. Contra-indicaties en voorzorgsmaatregelen voor TMS zijn goed ingeburgerd en eerder beschreven in detail24.
Een patiënt wordt beschouwd als MEP+ als een lid van het Europees Parlement consequent aanwezig is bij een passende latentie (20-30 ms voor BDI, 15-25 ms voor ECR) en met elke piek-to-peak amplitude. De patiënt is MEP+ of een parlementslid in rust wordt opgewekt of tijdens een poging tot vrijwillige UL-facilitering. Het parlementslid hoeft slechts in één spier te zijn om de patiënt als lid+. Dit protocol verschilt van andere protocollen waarvoor een Mep gedurende ten minste 5 van de 10 sporen meer dan 50 μV in piek-to-peak-amplitude moet overschrijden. Deze andere protocollen zijn ontworpen om de rustmotordrempel van de patiënt vast te stellen als basis voor verdere neurofysiologische beoordeling. Voor de voorspelling van ul-herstel is de eenvoudige aanwezigheid of afwezigheid van een lid van het Europees Parlement een sterkere voorspeller dan de mep-amplitude en is het vaststellen van de restmotordrempel niet vereist8,9,16,25.
Figuur 2, figuur 3en figuur 4 geven voorbeelden van EMG-opnames van patiënten die met TMS zijn getest binnen 1 week na een beroerte.
Figuur 2: Voorbeelden van MEP+-patiënten. (A) Deze patiënt had ep-leden in de paretische BDI (bovenste spoor) en ECR spieren (bottom trace). De ddi-meplatentie (25 ms) was zoals verwacht iets langer dan ECR (21 ms). (B) Deze patiënt had leden van het Europees Parlement in de BDI en ECR spieren. De ECR MEP-amplitude was klein (40 μV), maar trad op bij een passende latentie. Hoewel deze patiënt duidelijk een groot BDI-parlementslid had, zouden ze worden beschouwd als MEP+ op basis van het ECR-spoor alleen. (C) Deze patiënt had een klein LidLID in de BDI-spier (40 μV) en geen MEP in de ECR-spier. Het parlementslid trad op bij een passende latentie (27,5 ms). Deze patiënt kan als MEP+ worden beschouwd omdat het lid van het Europees Parlement op ten minste vijf sporen is waargenomen (zie stap 3.8.1 in protocol). Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 3: Voorbeelden van MEP-patiënten. Deze patiënten hebben het Europees Parlement niet op 100% mso gedemonstreerd terwijl zij in rust waren en probeerden actief bilateraal te faciliteren om de kans op het uitlokken van een lid van het Europees Parlement te vergroten. De EMG-sporen vertonen geen spieractiviteit tijdens het vergemakkelijken als gevolg van ernstige parese. (A) Deze patiënt had geen EP-lid van een amplitude in beide spieren, ondanks alle inspanningen om er een uit te lokken. (B) Deze patiënt had geen MEP in de BDI spier (top trace). Het onderste spoor (ECR) bevat een langwerpige staart van het stimulusartefact. Wanneer dit aanwezig is tijdens de latentie venster voor beide spieren, identificatie van een MEP kan moeilijk zijn. Zie figuur 4 voor advies over het oplossen van EMG-problemen met het oplossen van problemen met de problemen met de problemen met het oplossen van problemen met de problemen met de problemen met de problemen Als het probleem niet kan worden opgelost, wordt het resultaat van het FdI-spoor gebruikt, wat in dit geval MEP-is. (C) De fluctuatie van het ECR spier EMG-spoor is geen lid van het Europees Parlement. Dit is een motorunit die sporadisch vuurt. Deze kunnen worden geïdentificeerd vanwege hun uniforme vorm en uiterlijk bij latencies die niet overeenkomen met de verwachte latentie voor ECR. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 4: Voorbeelden van EMG-sporen die zijn verontreinigd met elektrische ruis. (A) Deze patiënt had leden van het Europees Parlement in beide spieren die duidelijk herkenbaar zijn, ondanks het elektrische geluid in de BDI-trace. (B) Deze patiënt had alleen leden van het Europees Parlement in de ECR. Luidruchtige signalen kunnen een veel voorkomend probleem zijn tijdens de Opname van EMG. De onderzoeker moet overwegen of het geluid is milieu (als gevolg van problemen met elektrische ruis in de kamer, of in de EMG setup) of biologische (onderliggende spieractiviteit van de patiënt). Het oplossen van problemen suggesties omvatten, maar zijn niet beperkt tot de controle of de voorbereiding van de huid voldoende was, de elektrode heeft het contact met de huid verloren (dit is vooral gebruikelijk bij BDI als een patiënt transpiratie op zijn handen heeft), problemen met de aardingstrap of elektrode, kabels zijn stevig bevestigd aan de patiënt en de EMG-eenheid, iedereen raakt de patiënt of de TMS-trolley tijdens de test aan, trekt het bed los van zijn elektrische voeding, het aanpassen van verlichting (het uitschakelen van tl-verlichting), en het aanpassen van verlichting de patiënt positie, zodat ze in staat zijn om te ontspannen met hun ULs volledig ondersteund op kussens. In beide sporen was het achtergrondgeluid slechts in één spier aanwezig. Dit suggereert dat geluidsproblemen specifiek waren voor de setup voor die spier (bijvoorbeeld een losse kabel, slechte elektrodegeleiding als gevolg van een gebrek aan contact met de huid, of een defecte elektrode). Ruis die aanwezig is in de sporen voor beide spieren geeft problemen met de aarding elektrode of riem of elektrische ruis in het milieu. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
CST-functie geëvalueerd met MEP-status is een belangrijke prognostische biomarker voor UL-herstel en resultaat na beroerte. Een totaal van 95% van de patiënten met een functionele CST op 1 week postslag bereiken van een Action Research Arm Test (ARAT) score van ten minste 34 van de 57 door 3 maanden postslag17. Omgekeerd, 100% van de patiënten zonder een functionele CST op 1 week postslag bereiken van een ARAT score van minder dan 34 door 3 maanden postslag17. Evaluatie van cst-functie binnen een week postslag kan verbeteren patiënt selectie en gelaagdheid in proeven gericht op het verbeteren van UL herstel en resultaten na beroerte.
De eerste overweging voor de TMS-beoordeling is patiëntveiligheid. De TMS veiligheidschecklist moet vóór de TMS-beoordeling door een arts worden herzien en ondertekend. De checklist moet ook worden herzien met de patiënt op de dag van de TMS-beoordeling, om te bevestigen dat er geen wijzigingen in hun checklist antwoorden. Het kan beter zijn om de TMS-test uit te voeren in een aparte procedureruimte in plaats van in de bedruimte van de patiënt. In deze situatie kan de huidvoorbereiding en elektrodeplaatsing voor oppervlakte EMG plaatsvinden binnen de bedruimte van de patiënt voordat u naar de procedureruimte voor TMS-tests wordt vervoerd. De voorbereiding van de patiënt in de bedruimte minimaliseert de tijd voor de procedure, die voor sommige patiënten draaglijker kan zijn. Als de patiënt wordt vervoerd naar een procedure ruimte voor het testen, is het belangrijk om ervoor te zorgen dat alle aanvullende medische hulpmiddelen (bijvoorbeeld zuurstoftherapie, IV lijnen, katheter, opblaasbare matras) goed functioneren tijdens en na het transport.
Patiënt positionering is ook een belangrijke overweging. Een patiënt die is zeer vermoeid poststroke is waarschijnlijk meer comfortabel als getest in hun bed in plaats van een stoel. Het testen van een patiënt in het bed kan uitdagender zijn, maar met een zorgvuldige patiëntpositionering is het mogelijk om de TMS-spoel op de juiste manier over de UL-weergave van de motorische cortex te positioneren met de juiste spoeloriëntatie. Het testen van de patiënt in een stoel biedt gemakkelijker toegang tot het hoofd met de TMS-spoel, maar kan grotere uitdagingen met overdrachten van patiënten bieden.
De TMS-installatie die in dit protocol wordt beschreven, kan variëren op basis van de beschikbare TMS-apparatuur en patiëntfactoren. Een vlakke figuur-acht spoel werd hier gebruikt, maar kan worden vervangen door een figuur-acht branding spoel of ronde spoel. Op dezelfde manier kan elektrodeplaatsing variëren afhankelijk van de lengte van de elektrodeleads, of problemen met plaatsing als gevolg van huidletsels, IV canule en verbanden. Typische BDI plaatsing omvat een elektrode over de BDI spierbuik en een over het laterale aspect van de tweede metacarpophalangeal gewricht. Dit protocol beschrijft een buikpeesmontage voor BDI-elektrodepositionering, waarbij de tweede elektrode op het dorsum van de hand is geplaatst. Het plaatsen van de tweede elektrode over het dorsum van de hand is handig als de patiënt transpireert of de elektroden zelf te groot zijn om in de standaardconfiguratie te passen.
Het is essentieel om de TMS-beoordeling nauwkeurig af te ronden, met name wanneer wordt vastgesteld dat een patiënt ep-lid is. Alle inspanningen moeten worden gedaan om een parlementslid zo mogelijk uit te lokken, waaronder het geven van stimulans en tot 100% MSO, ervoor zorgen dat de patiënt wakker is met open ogen tijdens de test, en het vergemakkelijken van spieractivering in een of beide armen. De techniek die in dit protocol wordt beschreven, maakt geen gebruik van neuronavigatie om de hotspot voor de TMS-spoel te identificeren. Dit verwijdert de noodzaak van een mri-scan (magnetic resonance imaging) en vermindert de lengte van de sessie. Dit betekent echter ook dat de beweging van de spoel tijdens het zoeken naar de optimale stimulatielocatie systematisch en grondig moet zijn om ervoor te zorgen dat alle inspanningen zijn geleverd om een lid van het Europees Parlement uit te lokken.
TMS is alleen nodig voor patiënten met een SAFE score van minder dan 5. Dit betekent dat TMS slechts nodig is voor ongeveer een derde van de patiënten, wat de kosten verlaagt en de toegankelijkheid verbetert. Als TMS niet beschikbaar is, daalt de nauwkeurigheid van voorspellingen voor patiënten met een SAFE-score minder dan 5 tot 55%, zelfs wanneer MRI-biomarkers beschikbaar zijn17. Onderzoek en klinische sites zonder toegang tot TMS kunnen nog steeds de eerste helft van het PREP2-algoritme voltooien voor patiënten met een SAFE-score van 5 of meer. Dit zou echter de selectie van patiënten voor onderzoeksproeven beperken tot degenen die een milde tot matige UL-zwakte hebben.
De SAFE-score en TMS zijn nuttig in de klinische praktijk en bieden onderzoekers een principiële methode om patiënten te selecteren en te bevredigen voor klinische studies op basis van de CST-functie en het neurobiologische vermogen van de patiënt voor UL-herstel.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
De auteurs danken professor Winston Byblow en Harry Jordan voor hun waardevolle bijdrage aan dit werk. Dit werk werd gefinancierd door de Health Research Council van Nieuw-Zeeland.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| alcohol/skin cleansing wipes | Reynard | alcohol prep pads | |
| electromyography electrodes | 3M | red dot electrodes | |
| Magstim TMS coil | Magstim | flat figure-8 coil | |
| razors | any | ||
| skin prep tape | 3M | red dot skin prep tape | |
| TMS stimulator | Magstim | Magstim 200 single pulse stimulator |
References
- Veerbeek, J. M., Kwakkel, G., van Wegen, E. E., Ket, J. C., Heymans, M. W. Early prediction of outcome of activities of daily living after stroke: a systematic review. Stroke. 42 (5), 1482-1488 (2011).
- Lohse, K. R., Schaefer, S. Y., Raikes, A. C., Boyd, L. A., Lang, C. E. Asking New Questions with Old Data: The Centralized Open-Access Rehabilitation Database for Stroke. Frontiers in Neurology. 7, 153 (2016).
- Stinear, C., Ackerley, S., Byblow, W. Rehabilitation is initiated early after stroke, but most motor rehabilitation trials are not: a systematic review. Stroke. 44 (7), 2039-2045 (2013).
- Stinear, C. M. Prediction of recovery of motor function after stroke. Lancet Neurology. 9 (12), 1228-1232 (2010).
- Byblow, W. D., Stinear, C. M., Barber, P. A., Petoe, M. A., Ackerley, S. J. Proportional recovery after stroke depends on corticomotor integrity. Annals of Neurology. 78 (6), 848-859 (2015).
- Stinear, C. M. Prediction of motor recovery after stroke: advances in biomarkers. Lancet Neurology. 16 (10), 826-836 (2017).
- Kim, B., Winstein, C. Can Neurological Biomarkers of Brain Impairment Be Used to Predict Poststroke Motor Recovery? A Systematic Review. Neurorehabilitation and Neural Repair. 31 (1), 3-24 (2016).
- Boyd, L. A., et al. Biomarkers of stroke recovery: Consensus-based core recommendations from the Stroke Recovery and Rehabilitation Roundtable. International Journal of Stroke. 12 (5), 480-493 (2017).
- Escudero, J. V., Sancho, J., Bautista, D., Escudero, M., Lopez-Trigo, J. Prognostic value of motor evoked potential obtained by transcranial magnetic brain stimulation in motor function recovery in patients with acute ischemic stroke. Stroke. 29 (9), 1854-1859 (1998).
- Pennisi, G., et al. Absence of response to early transcranial magnetic stimulation in ischemic stroke patients: prognostic value for hand motor recovery. Stroke. 30 (12), 2666-2670 (1999).
- Rapisarda, G., Bastings, E., de Noordhout, A. M., Pennisi, G., Delwaide, P. J. Can motor recovery in stroke patients be predicted by early transcranial magnetic stimulation? Stroke. 27 (12), 2191-2196 (1996).
- Bembenek, J. P., Kurczych, K., Karli Nski, M., Czlonkowska, A. The prognostic value of motor-evoked potentials in motor recovery and functional outcome after stroke - a systematic review of the literature. Functional Neurology. 27 (2), 79-84 (2012).
- Smania, N., et al. Active finger extension: a simple movement predicting recovery of arm function in patients with acute stroke. Stroke. 38 (3), 1088-1090 (2007).
- Nijland, R. H., van Wegen, E. E., Harmeling-van der Wel, B. C., Kwakkel, G. EPOS Investigators. Presence of finger extension and shoulder abduction within 72 hours after stroke predicts functional recovery: early prediction of functional outcome after stroke: the EPOS cohort study. Stroke. 41 (4), 745-750 (2010).
- Katrak, P., et al. Predicting upper limb recovery after stroke: the place of early shoulder and hand movement. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 79 (7), 758-761 (1998).
- Stinear, C. M., Barber, P. A., Petoe, M., Anwar, S., Byblow, W. D. The PREP algorithm predicts potential for upper limb recovery after stroke. Brain. 135 (Pt 8), 2527-2535 (2012).
- Stinear, C. M., et al. PREP2: A biomarker-based algorithm for predicting upper limb function after stroke. Annals of Clinical and Translational Neurology. 4 (11), 811-820 (2017).
- Groppa, S., et al. A practical guide to diagnostic transcranial magnetic stimulation: report of an IFCN committee. Clinical Neurophysiology. 123 (5), 858-882 (2012).
- Barker, A. T., Jalinous, R., Freeston, I. L. Non-invasive magnetic stimulation of human motor cortex. Lancet. 1 (8437), 1106-1107 (1985).
- Stinear, C. M., Byblow, W. D., Ackerley, S. J., Barber, P. A., Smith, M. C. Predicting Recovery Potential for Individual Stroke Patients Increases Rehabilitation Efficiency. Stroke. 48 (4), 1011-1019 (2017).
- Connell, L. A., Smith, M. C., Byblow, W. D., Stinear, C. M. Implementing biomarkers to predict motor recovery after stroke. NeuroRehabilitation. 43 (1), 41-50 (2018).
- Smith, M. C., Ackerley, S. J., Barber, P. A., Byblow, W. D., Stinear, C. M. PREP2 Algorithm Predictions Are Correct at 2 Years Poststroke for Most Patients. Neurorehabilitation and Neural Repair. 33 (8), 635-642 (2019).
- Stinear, C., Byblow, W., Ackerley, S., Smith, M. C. PRESTO: predict stroke outcomes. , http://www.presto.auckland.ac.nz (2019).
- Rossi, S., Hallett, M., Rossini, P. M., Pascual-Leone, A. Safety of TMS Consensus Group. Safety, ethical considerations, and application guidelines for the use of transcranial magnetic stimulation in clinical practice and research. Clinical Neurophysiology. 120 (12), 2008-2039 (2009).
- Talelli, P., Greenwood, R. J., Rothwell, J. C. Arm function after stroke: neurophysiological correlates and recovery mechanisms assessed by transcranial magnetic stimulation. Clinical Neurophysiology. 117 (8), 1641-1659 (2006).
