Summary
Denne protokollen er for evaluering av kortikospinaltractfunksjon innen 1 uke etter slag. Den kan brukes til å velge og stratifisere pasienter i studier av intervensjoner designet for å forbedre øvre lem motorutvinning og resultater og i klinisk praksis for å forutsi øvre lem funksjonelle utfall 3 måneder etter hjerneslag.
Abstract
Høy interindividuell variasjon i utvinning av øvre lem (UL) funksjon etter hjerneslag betyr at det er vanskelig å forutsi en persons potensial for utvinning basert på kliniske vurderinger alene. Den funksjonelle integriteten til kortikospinalkanalen er en viktig prognostisk biomarkør for gjenoppretting av UL-funksjon, spesielt for de med alvorlig innledende UL-svekkelse. Denne artikkelen presenterer en protokoll for evaluering av kortikospinaltractfunksjon innen 1 uke etter slag. Denne protokollen kan brukes til å velge og stratifisere pasienter i studier av intervensjoner designet for å forbedre UL motorutvinning og resultater etter hjerneslag. Protokollen er også en del av PREP2-algoritmen, som forutsier UL-funksjon for individuelle pasienter 3 måneder etter hjerneslag. Algoritmen kombinerer sekvensielt en UL styrkevurdering, alder, transkraniell magnetisk stimulering og hjerneslagalvorlighetsgrad, innen få dager etter slaget. Fordelene ved å bruke PREP2 i klinisk praksis er beskrevet andre steder. Denne artikkelen fokuserer på bruk av en UL styrkevurdering og transkraniell magnetisk stimulering for å evaluere kortikospinaltractfunksjon.
Introduction
Øvre lem funksjon er vanligvis svekket etter hjerneslag, og utvinning av UL funksjon er viktig for å gjenvinne uavhengighet i daglige leveaktiviteter1. Stroke rehabilitering studier er ofte rettet mot å forbedre UL utvinning og resultater etter hjerneslag. Flertallet av hjerneslag rehabilitering forskning utføres med pasienter på kronisk stadium (> 6 måneder etter hjerneslag), men de fleste rehabilitering oppstår tidlig etter hjerneslag2,3. Mer forskning må utføres med pasienter kort tid etter et slag for å bygge et bevisgrunnlag for rehabiliteringspraksis.
En av de største utfordringene ved å gjennomføre forskning kort tid etter slaget er å oppdage effekten av intervensjonen mot bakgrunnen av utvinning som oppstår i løpet av de første ukene og månedene etter slaget. Høy intersubject variabilitet i klinisk presentasjon og utvinning skaper støy som kan skjule de gunstige effektene av intervensjoner. Intervensjons- og kontrollgrupper er vanligvis balansert på kliniske tiltak for innledende nevrologisk svekkelse. Imidlertid er disse tiltakene ofte dårlige prediktorer for pasientens potensial for påfølgende utvinning, spesielt de med alvorlig innledende svekkelse4,5. Dette betyr at grupper kan matches for kliniske mål ved baseline og ikke samsvares for restitusjonspotensialet, noe som gjør det vanskeligere å fastslå intervensjonens effekter. Biomarkører kan løse denne utfordringen ved å identifisere en enkelt pasients potensial for motorgjenoppretting, slik at grupper kan samsvares nøyaktig og stratifiseres6,7,8. Biomarkører kan også brukes til å velge pasienter som mest sannsynlig reagerer på intervensjonens kjente eller hypotetiske virkningsmekanismer6.
Den funksjonelle integriteten til kortikospinalkanalen (CST) er en viktig biomarkør som forutsier utvinning av UL-funksjon etter slag5,8,9,10,11,12. CST formidler synkende motoreffekt fra den primære motorcortex til ryggmargen og er avgjørende for koordinering og fin motorkontroll. Pasienter med funksjonell CST etter hjerneslag er mer sannsynlig å gjenvinne styrke, koordinering og fingerferdighet enn pasienter uten. En klinisk vurdering kan være tilstrekkelig til å bekrefte at CST er funksjonell hos mildt svekkede pasienter13,14,15. Pasienter med mer alvorlig innledende svekkelse kan imidlertid eller ikke har en funksjonell CST, og en nevrofysiologisk vurdering ved hjelp av transkraniell magnetisk stimulering (TMS) er nødvendig9,10,11,16,17.
TMS er en ikke-invasiv og smertefri teknikk som kan brukes til å teste CST-funksjon18. TMS-spolen gir en magnetisk stimulans over den primære motorcortex som genererer en synkende volley i CST, som fremkaller et motor-fremkalt potensial (MEP) i musklene i det kontralateralelem19. Tilstedeværelsen av en MEP i den pariske armen eller hånden (MEP+) indikerer en funksjonell CST og er forbundet med større potensial for utvinning av UL-funksjonen. Pasienter som er MEP- er mest sannsynlig å ha verre UL utvinning, uten retur av koordinert og dexterous hånd funksjon4,6,9,12,16.
Testing av alle pasienter med TMS er upraktisk og unødvendig, da de med mild innledende svekkelse mest sannsynlig har en funksjonell CST17. Derfor er det nødvendig med en hierarkisk tilnærming slik at TMS bare brukes til pasienter med mer alvorlig innledende svekkelse. PREP2-algoritmen ble utviklet ved hjelp av en kombinasjon av kliniske tiltak og TMS for å evaluere CST-funksjonen og forutsi sannsynlig UL-utfall ved 3 måneders etterslag (figur 1)17. PREP2 starter på dag 3 etter slag ved å teste styrken av skulder bortføring og finger forlengelse i paretic arm (SAFE score), ved hjelp av Medical Research Council karakterer. Hvis summen av disse karakterene er 5 eller mer av 10, er det "trygt" å anta at pasienten er MEP +. Disse pasientene forventes å ha et godt eller utmerket UL-utfall med 3 måneders etterslag, avhengig av deres alder17. Disse pasientene trenger ikke TMS for å bestemme MEP-status, minimere kostnader og unødvendig testing for pasienten.
Pasienter med en SIKKER score på mindre enn 5 på dag 3 poststroke krever TMS for å bestemme den funksjonelle integriteten til cst. Hvis en MEP kan fremkalles fra den pariske extensor carpi radialis (ECR) eller første dorsal interosseus (FDI) muskler, pasienten er MEP + og forventes å gjenopprette fin motor kontroll av hånden med 3 måneder etterslag. Omtrent halvparten av pasientene med sikker score mindre enn 5 på dag 3 poststroke er MEP +. Viktigere, pasienter kan ha en SAFE score så lavt som null og være MEP +. Dette illustrerer behovet for TMS i denne undergruppen av pasienter, da klinisk vurdering alene ikke kan skille mellom pasienter med og uten funksjonell CST. Pasienter som er MEP- har betydelig CST skade. Disse pasientene forventes å ha et begrenset eller dårlig UL funksjonsresultat avhengig av deres totale hjerneslag alvorlighetsgrad, målt med National Institute of Health Stroke Scale (NIHSS) (Figur 1)17. Disse MEP-pasientene forventes ikke å gjenvinne koordinert og fingerkontroll og kan grupperes sammen for forskningsformål.
Figur 1: PREP2-algoritmen. SAFE = Skulderbortføring, Finger Extension score, som er summen av Medical Research Council karakterer for hver av disse bevegelsene ut av 5, for en total SAFE score av 10. MEP+ = Motor Evoked Potentials kan fremkalles fra den pariske extensor carpi radialis (ECR) og/eller første dorsal interosseous (FDI) muskler i paretic UL ved hjelp av transkraniell magnetisk stimulering. NIHSS = Nasjonale institutter for helseslagskala. Algoritmen forutsier ett av fire mulige UL funksjonelle resultater ved 3 måneder etter slag. Hver prediksjonskategori er forbundet med et rehabiliteringsfokus som kan brukes til å skreddersy UL terapi2. De fargede prikkene representerer proporsjonalt PREP2 algoritmenøyaktighet. Prikkene er fargekodet basert på resultatkategorien oppnådde faktisk 3 måneder etter slag (Grønn = Utmerket; Blå = Bra; Oransje = Begrenset; Rød = Dårlig). Figur gjengitt fra Stinear et al.17. Vennligst klikk her for å vise en større versjon av dette tallet.
I klinisk praksis forutsier PREP2 en av fire utfallskategorier som kan brukes til å skreddersy rehabilitering for individuelle pasienter og hjelpe pasienter og familier til å forstå hva de kan forvente for ul-gjenopprettingen. Til dags dato er PREP2 det eneste eksternt validerte UL prediksjonsverktøyet som kombinerer klinisk vurdering og biomarkørinformasjon i etbeslutningstre 17. Det er også det eneste UL prediksjonsverktøyet med forskning på effekten av implementering i klinisk praksis20,21. PREP2 spådommer er nøyaktige for ca 75% av pasientene, for optimistisk ei 17% og for pessimistisk for 8% av pasientene ved 3 måneder etter slag17. Nøyaktigheten er høyest for MEP-pasienter (nøyaktig for 90% av MEP-pasienter), og fremhever verdien av å bruke TMS for å identifisere disse pasientene med alvorlig skade på de synkende motorbanene17. PREP2 forblir riktig for rundt 80% av pasientene ved 2 år etter slag22. Dette støtter bruk av PREP2 for å forutsi UL funksjonelle motorutfall på 3 måneder og lengre sikt. Informasjon om levering av PREP2-spådommer og bruk av dem i klinisk praksis er utenfor omfanget av denne metoden papir, men detaljerte ressurser er tilgjengelig online23.
PREP2 gir forskere et verktøy for å velge og stratifisere pasienter for kliniske studier. Dette gjør at pasienter kan grupperes ikke bare i henhold til kliniske egenskaper ved baseline, men også deres nevrobiologiske potensial for UL-gjenoppretting. Til tross for monteringsbevis for bruk av TMS som en prognostisk biomarkør for UL utvinning, mangel på kjennskap til TMS protokoller i sykehusinnstillinger med subakutt hjerneslag pasienter kan være en barriere for bruk i forskning. Derfor har denne protokollen som mål å demonstrere hvordan du bruker SAFE-poengsummen og TMS til å evaluere CST-funksjonen hos pasienter i en sykehusinnstilling tidlig etter hjerneslag.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
All forskning utført med menneskelige deltakere må ha menneskelig etikk godkjenning av den aktuelle institusjonelle etikkkomiteen, og studien må gjennomføres i samsvar med helsingforserklæringen.
1. Pasientscreening
- Screen alle pasienter for PREP2 egnethet innen 72 timer etter slagstart.
MERK: Pasienter er egnet hvis de har hatt et ensidig iskemisk eller hemorragisk slag i løpet av de siste 72 h, har ny UL-svakhet og er 18 år eller eldre.
2. SIKKER score
MERK: Sørg for at pasienter med uoppmerksomhet eller tretthet er fokusert på armen for å muliggjøre en nøyaktig vurdering av styrke.
- Plasser pasienten med ryggen fullt støttet og oppreist enten i sengen eller i en stol og deres paretiske arm ved siden av med albuen i forlengelse.
- Demonstrere skulder bortføring. Be pasienten løfte armen sidelengs og opp mot øret. Bruk Medical Research Council (MRC) karakterer for å score skulder bortføring styrke.
MERK: MRC-karakterer er beskrevet som følger: 0 = ingen følbar muskelaktivitet; 1 = følbar muskelaktivitet, men ingen bevegelse; 2 = begrenset bevegelsesområde uten tyngdekraften; 3 = hele bevegelsesspekteret mot tyngdekraften, men ingen motstand; 4 = hele bevegelsesspekteret mot tyngdekraft og motstand, men svakere enn den andre siden; 5 = normal effekt. - For å score skulder bortføring karakterer 4 eller 5, plasser hånden over pasientens arm, proksimal til albuen og bruke motstand.
MERK: Pasienten må kunne oppnå hele bevegelsesspekteret mot motstand for å bli tildelt en poengsum på 4 eller høyere. - Plasser den paretiske underarmen i pronasjon med fingrene fullt bøyd og gi støtte under håndleddet.
- Vis fingerforlengelse. Be pasienten rette fingrene og bruke Medical Research Council karakterer for å score finger forlengelse styrke.
- For å score fingerforlengelsestrinn 4 eller 5, bruk motstand over dorsum av fingrene, distale til metacarpophalangeal leddene, gjennom hele bevegelsen.
MERK: Pasienten må kunne oppnå full forlengelse mot motstand for å bli tildelt en poengsum på 4 eller høyere. - For å score fingre med ulik styrke, bruk flertallsregelen. Hvis tre fingre har samme poengsum, bruk denne poengsummen. Hvis to fingre har en lavere poengsum enn de to andre fingrene, bruk den nedre poengsummen.
- Legg til MRC-karakterene for skulderbortføring og fingerforlengelse sammen for en SAFE score av 10. Hvis pasienten har en SIKKER score på 5 eller flere på dag 3 poststroke de kan antas å ha en funksjonell kortikospinaltract og TMS er ikke nødvendig. Hvis pasienten har en SIKKER score mindre enn 5 på dag 3 etterslag, er TMS nødvendig for å bestemme deres MEP-status.
3. Transcranial magnetisk stimulering (TMS)
- Evaluer pasientens egnethet for TMS.
- Fullfør en TMS-sikkerhetssjekkliste med pasienten for å identifisere absolutte og relative kontraindikasjoner til TMS24.
MERK: Denne informasjonen bør samles inn gjennom pasient- og familieintervju og fra de medisinske journalene. Se delen representative resultater for mer informasjon. - Be pasientens lege om å gjennomgå TMS-sjekklisten og godkjenne den hvis det er aktuelt.
- På dagen for TMS-testen gjennomgår du pasientens medisinske status med det kliniske teamet og pasienten for å sikre at det ikke har vært noen endringer siden sjekklisten ble signert.
MERK: Hendelser å vurdere inkluderer fall med hodeskade, anfall, hvis pasienten har blitt medisinsk uvel, er hypoglykemisk, eller har ustabilt blodtrykk. Sørg for at pasienten har tatt alle foreskrevet medisiner før testen.
- Fullfør en TMS-sikkerhetssjekkliste med pasienten for å identifisere absolutte og relative kontraindikasjoner til TMS24.
- Forbered miljøet.
- Fjern møbler fra rundt sengen. Flytt sengen bort fra veggen for å gi plass til TMS-enheten.
- Plasser TMS-enheten på hodet av sengen mot siden på motsatt side av den pariske lemmen. Vinkle TMS-enheten slik at personen som leverer TMS, enkelt kan se skjermen.
- Test TMS-oppsettet for å kontrollere at det fungerer som det skal.
MERK: Denne protokollen bruker en TMS-enhet med én puls. Elektromyografisignalet (EMG) kan prøves på 2 kHz og filtreres med 10 Hz høypass- og 1000 Hz lavpassfiltre. EMG-utstyret må utløses av TMS-enheten slik at EMG-sporingen begynner minst 50 ms før TMS-stimulansen og slutter minst 50 ms etter TMS-stimulansen. - Sørg for kjennskap til protokollen for å tilkalle nødhjelp i TMS-vurderingsrommet i tilfelle dette er nødvendig.
- Forbered pasienten.
MERK: Pasienter med intravenøse (IV) linjer, nasogastrisk fôring, eller lave konsentrasjoner av supplerende oksygen via en nesekanyle kan testes med TMS forutsatt at de anses medisinsk stabilt av behandlende lege. Ekstra oksygen bør fortsette gjennom TMS-økten. Suspendering og frakobling av nasogastrisk fôring og ikke-essensielle væsker gjennom IV-linjer vil gjøre det lettere å gjennomføre TMS-vurderingen.- Fjern eventuelle klær som dekker underarmene. Fjern elementer som dekker det paretiske håndleddet, for eksempel en klokke eller identifikasjonsarmbånd for å aktivere EMG-elektrodeplasseringen.
- Plasser den paretiske armen på en pute med underarmen pronated og fullt støttet fra albuen til hånden.
- Palpate den pariske underarmen for å finne muskelmagen for extensor carpi radialis (ECR) muskel. Identifiser posisjoner for to overflate EMG-elektroder over muskelmagen, noe som gir faktorer som posisjonen til IV kanyle eller dressinger.
MERK: Det er viktig at minst én elektrode er plassert over muskelmagen. Dette kan kreve diskusjon med sykepleiere om flytting av dressinger før testen hvis mulig. - Rengjør huden på hvert elektrodested med en alkoholhudrenseserviett. Barber hvert elektrodested for å fjerne hår. Lett slipe elektrodeområder med en slipende krem eller tape. Ta vare på pasienter som har skjør hud og unngå områder av ødelagt hud.
- Påfør selvklebende engangsopptakselektroder på hvert sted på en sikker plass.
- Finn elektrodeområdene for den første dorsalinterosseusmuskelen (FDI). En elektrode vil bli plassert på FDI muskelmagen og en på dorsum av hånden.
MERK: Elektrodeplassering kan variere avhengig av pasientfaktorer som posisjonen til en IV-kanyle eller bandasjer. - Forbered huden og påfør de selvklebende opptakselektrodene som tidligere beskrevet.
- Plasser referanseelektrodestroppen rundt armen bare proksimal til albuen. Alternativt, forberede huden og plassere en selvklebende referanseelektrode over den laterale eposetyle av humerus.
- Plasser pasienten i sengen for testen.
- Senk sengeskinnene. Flytt pasienten så høyt opp sengen som mulig og mot kanten av sengen på den ikke-paretiske siden.
MERK: Pasienten bør kun flyttes av opplært personale. - Sett sengeskinnen opp igjen på den paretiske siden for sikkerhet. Fjern hodekortet på sengen hvis mulig og fjern eventuelle ubrukte IV-poler festet til sengen som kan hindre spoleposisjonen.
- Hev hodet av sengen så høyt som mulig. Plasser puter bak pasientens rygg for å bringe dem inn i en oppreist sittestilling uten at hodet deres kontakter sengen. Ikke legg en pute bak hodet. Hvis det er mulig, løft knærne for å hindre at pasienten glir ned sengen under testing.
- Sørg for at den paretiske underarmen er i pronasjon og fullt støttet av en pute fra albuen til håndleddet. Se etter tilstrekkelig TMS-spoletilgang ved å holde TMS-spolen mot pasientens hode. Foreta justeringer i pasientens stilling etter behov.
- Senk sengeskinnene. Flytt pasienten så høyt opp sengen som mulig og mot kanten av sengen på den ikke-paretiske siden.
- Plasser pasienten i en stol eller rullestol for testen (alternativ alternativ).
- Sørg for at pasienten sitter oppreist og komfortabelt i stolen. Legg en pute under hver arm. Sørg for at den paretiske underarmen er pronert og fullt støttet av puten.
- Kontroller EMG-sporingen: Koble kablene mellom pasienten og EMG-enheten. Kontroller at EMG-signalet er fritt for elektrisk støy.
- Lever TMS.
- To opplærte medarbeidere skal være til stede for TMS-testen. Instruer pasienten om å se rett frem, holde hodet stille og øynene åpne.
- Personen som holder spolen skal stå ved siden av pasientens hode på sin ikke-pariske side og plassere midten av spolen over plasseringen av den primære motorcortex av den slagpåvirkede halvkule. Dette er ca. 4 cm sideveis fra toppunktet på interaurallinjen.
MERK: En annen måte å identifisere startspoleposisjonen på, er å måle omtrent en tredjedel av avstanden fra toppunktet til forsiden av øret. - Orienter spolen med håndtaket pekende bakover, i en ca 45° vinkel i midsagittal planet for å produsere en bakre-til-fremre strøm i det underliggende vevet.
MERK: Spolen som brukes i denne protokollen er en flat figur-åtte spole, men en branding coil eller sirkulær spole kan også brukes. - Juster sengehøyden for spoleholderens komfort. Bruk et trinn om nødvendig. Den andre personen (ikke spoleholderen) er ansvarlig for å overvåke pasientens komfort gjennom TMS-økten. De kan stå ved foten av sengen for å overvåke pasienten og sikre at pasienten opprettholder en nøytral hodeposisjon eller overvåker pasienten fra sengen mens du justerer TMS-enhetskontrollene etter behov.
MERK: Dette avhenger av det individuelle TMS-oppsettet som brukes. Pasienten bør overvåkes for komfortnivåer, årvåkenhet og eventuelle bivirkninger som vasovagal respons på TMS. - Begynn med en stimulansintensitet på 30 % maksimal stimulatorutgang (MSO). Øk intensiteten i 10% MSO trinn med tre til fem stimuli ved hver intensitet og hodebunnplassering.
- Flytt spolen systematisk i 1 cm trinn i hver retning (strammere, bakre, medial, lateral) for å finne den optimale plasseringen for å produsere parlamentsmedlemmer i de registrerte musklene. Små justeringer i spolerotasjonen kan også være nødvendig.
- Fortsett å øke stimulansintensiteten og flytte spolen til parlamentsmedlemmene konsekvent observeres i ett eller begge muskler eller til 100% MSO er nådd.
- Hvis 100% MSO nås uten parlamentsmedlemmer observert, bruk aktiv tilrettelegging for å øke kortikomotorisk spenning og sannsynligheten for å fremkalle en MEP. Be pasienten klemme en pute til brystet med begge armene, og forsøke å aktivere sin paretiske UL så mye som mulig. For pasienter uten distale UL-aktivitet, be dem heve og trekke tilbake på skulderbelte.
- Klassifisere pasientens MEP-status.
- Klassifisere pasienten som MEP + hvis parlamentsmedlemmer av amplitude observeres med en konsekvent ventetid som svar på minst fem stimuli. Dette kan være enten i ro eller under frivillig tilrettelegging. FDI-ventetider er vanligvis 20–30 ms, mens ECR-ventetider vanligvis er 15–25 ms. Parlamentsmedlemmer trenger ikke å overstige en topp-til-topp amplitude på 50 μV.
- Klassifisere pasienten som MEP- hvis en MEP ikke kan frembringes på 100% MSO enten i ro eller mens du prøver frivillig tilrettelegging.
- Fjern elektroder og tørk huden med en alkoholserviett. Huden kan være litt rød, men dette løser vanligvis uten behandling.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
SAFE-poengsummen og TMS kan brukes til å fastslå den funksjonelle statusen til CST innen en uke etter slag. Pasienter som har en SIKKER score på minst 5 på dag 3, eller er MEP + når de testes med TMS, har en funksjonell CST og forventes å gjenvinne minst noen koordinering og fingerferdighet. Pasienter som er MEP- har ikke en funksjonell CST og derfor er sannsynlig å være begrenset til forbedringer i proksimale armbevegelser og brutto bevegelser av hånden. Den funksjonelle statusen til CST kan derfor brukes til å velge pasienter for studier basert på deres evne til å gjenopprette dexterous håndfunksjon.
PREP2-algoritmen forutsier UL funksjonelle resultater ved å få SIKKER score og MEP status ved hjelp av denne protokollen. PREP2-algoritmen er utviklet og validert hos pasienter i alderen 18 år eller eldre, med iskemisk eller hemorragisk slag og ny UL-svakhet, som beskrevet i detalj andre steder16,17,20. En viktig komponent i PREP2-algoritmen er å bestemme MEP-status med TMS for pasienter med sikker score mindre enn 5. Pasienter må vurderes for egnethet for prosedyren. Dette inkluderer å fullføre en sikkerhetssjekkliste som senere gjennomgås og godkjennes av behandlende lege. Formålet med sjekklisten er å identifisere eventuelle kontraindikasjoner eller forholdsregler for bruk av TMS som tilstedeværelse av en hjertepacemaker, anfall, hjernekirurgi og hodeskader. Kontraindikasjoner og forholdsregler for TMS er godt etablert og tidligere beskrevet i detalj24.
En pasient anses å være MEP + hvis en MEP er konsekvent til stede med en passende ventetid (20–30 ms for FDI, 15–25 ms for ECR) og med en topp-til-topp amplitude. Pasienten er MEP + om en MEP frembringes i ro eller mens du forsøker frivillig UL tilrettelegging. MEP trenger bare å være til stede i en muskel for at pasienten skal betraktes som MEP+. Denne protokollen er forskjellig fra andre protokoller som kan kreve at en MEP overskrider 50 μV i topp-til-topp amplitude for minst 5 av 10 spor. Disse andre protokollene er utformet for å etablere pasientens hvilemotorterskel som grunnlag for ytterligere nevrofysiologisk vurdering. For prediksjon av UL utvinning, den enkle tilstedeværelse eller fravær av en MEP er en sterkere prediktor enn MEP amplitude og identifisere resten motorterskelen er ikke nødvendig8,9,16,25.
Figur 2, Figur 3og Figur 4 gir eksempler på EMG-opptak fra pasienter testet med TMS innen 1 uke etter slag.
Figur 2: Eksempler på MEP+-pasienter. (A) Denne pasienten hadde parlamentsmedlemmer i paretic FDI (topp spor) og ECR muskler (bunn spor). FDI MEP ventetid (25 ms) var litt lengre enn ECR (21 ms), som forventet. (B) Denne pasienten hadde parlamentsmedlemmer i FDI- og ECR-musklene. Amplituden for ECR MEP var liten (40 μV), men skjedde med en passende ventetid. Mens denne pasienten tydelig hadde en stor FDI MEP, ville de bli betraktet som MEP + basert på ECR-sporet alene. (C) Denne pasienten hadde en liten MEP i FDI muskel (40 μV) og ingen MEP i ECR muskelen. MEP skjedde med en passende ventetid (27,5 ms). Denne pasienten kan betraktes som MEP+ fordi MEP ble observert på minst fem spor (se trinn 3.8.1 i protokoll). Vennligst klikk her for å vise en større versjon av dette tallet.
Figur 3: Eksempler på MEP-pasienter. Disse pasientene klarte ikke å demonstrere parlamentsmedlemmer ved 100% MSO mens de var i ro og forsøkte aktiv bilateral tilrettelegging for å øke sannsynligheten for å fremkalle en MEP. EMG-sporene viser ikke muskelaktivitet under tilrettelegging på grunn av alvorlig parese. (A) Denne pasienten hadde ingen MEP av noen amplitude i noen av muskelene til tross for all innsats for å fremkalle en. (B) Denne pasienten hadde ingen MEP i FDI muskelen (topp spor). Bunnsporet (ECR) inneholder en langstrakt hale av stimulansartefakten. Når dette er til stede under ventetidsvinduet for enten muskel, kan identifisering av en MEP være vanskelig. Se figur 4 for råd om feilsøking av EMG-støyproblemer. Hvis problemet ikke kan løses, brukes resultatet av FDI-sporingen, som i dette tilfellet er MEP-. (C) Svingningene sett i ECR muskel EMG spor er ikke en MEP. Dette er en motorenhet som skyter sporadisk. Disse kan identifiseres på grunn av deres ensartede form og utseende ved latencies som ikke samsvarer med forventet ventetid for ECR. Vennligst klikk her for å vise en større versjon av dette tallet.
Figur 4: Eksempler på EMG-spor forurenset av elektrisk støy. (A) Denne pasienten hadde parlamentsmedlemmer i begge musklene som er tydelig identifiserbare til tross for den elektriske støyen i FDI-sporet. (B) Denne pasienten hadde parlamentsmedlemmer bare i ECR. Støyende signaler kan være et vanlig problem under EMG-opptak. Forskeren må vurdere om støyen er miljømessig (på grunn av problemer med elektrisk støy i rommet, eller i EMG-oppsettet) eller biologisk (underliggende muskelaktivitet fra pasienten). Feilsøkingsforslag inkluderer, men er ikke begrenset til å kontrollere om hudforberedelsen var tilstrekkelig, elektroden har mistet kontakten med huden (dette er spesielt vanlig med FDI hvis en pasient har svette på hendene), problemer med jordingsstroppen eller elektroden, kabler er godt festet til pasienten og EMG-enheten, alle berører pasienten eller TMS-tralleunder testen, kobler fra sengen fra sin elektriske strømforsyning, justerer belysning (slå av fluorescerende belysning), og justering av pasientposisjonen slik at de er i stand til å slappe av med sine uLer fullt støttet på puter. I begge disse sporene var bakgrunnsstøyen bare tilstede i en muskel. Dette tyder på at støyproblemer var spesifikke for oppsettet for den muskelen (f.eks. en løs kabel, dårlig elektrodeledning på grunn av mangel på kontakt med huden, eller en defekt elektrode). Støy som er til stede i sporene for begge musklene indikerer problemer med jordingelektroden eller stroppen eller elektrisk støy i miljøet. Vennligst klikk her for å vise en større versjon av dette tallet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
CST-funksjonen evaluert med MEP-status er en viktig prognostisk biomarkør for UL-gjenoppretting og utfall etter slag. Totalt 95% av pasientene med en funksjonell CST på 1 uke etterslag oppnå en Action Research Arm Test (ARAT) score på minst 34 av 57 av 3 måneder etter slag17. Omvendt, 100% av pasientene uten en funksjonell CST på 1 uke etterslag oppnå en ARAT score på mindre enn 34 av 3 måneder etter slag17. Evaluering av CST-funksjon innen en uke poststroke kan forbedre pasientvalg og stratifisering i studier som tar sikte på å forbedre UL utvinning og resultater etter hjerneslag.
Den første vurderingen av TMS-vurderingen er pasientsikkerhet. Sjekklisten for TMS-sikkerhet skal gjennomgås og signeres av lege før TMS-vurderingen. Sjekklisten må også gjennomgås med pasienten på dagen for TMS-vurderingen, for å bekrefte at det ikke har vært noen endringer i sjekklisten svar. Det kan være mer hensiktsmessig å gjennomføre TMS-testen i et eget prosedyrerom i stedet for i pasientens sengeplass. I denne situasjonen kan hudtilberedningen og elektrodeplasseringen for overflate-EMG finne sted i pasientens sengeplass før du transporterer til prosedyrerommet for TMS-testing. Forberedelse av pasienten ved sengeplassen minimerer tiden for prosedyren, noe som kan være mer utholdelig for noen pasienter. Hvis pasienten transporteres til et prosedyrerom for testing, er det viktig å sikre at alle supplerende medisinske enheter (f.eks. oksygenbehandling, IV-linjer, kateter, oppblåsbar madrass) fungerer som det skal under og etter transport.
Pasientposisjonering er også en viktig vurdering. En pasient som er veldig sliten poststroke er sannsynlig å være mer komfortabel hvis testet i sengen i stedet for en stol. Testing av en pasient i sengen kan være mer utfordrende, men med forsiktig pasientposisjonering er det mulig å plassere TMS-spolen riktig over UL-representasjonen av motorcortexen med riktig spoleretning. Testing av pasienten i en stol gir lettere tilgang til hodet med TMS-spolen, men kan gi større utfordringer med pasientoverføringer.
TMS-oppsettet som er beskrevet i denne protokollen, kan variere avhengig av det tilgjengelige TMS-utstyret og pasientfaktorene. En flat figur-åtte spole ble brukt her, men kunne erstattes med en figur-åtte branding coil eller sirkulær spole. På samme måte kan elektrodeplassering variere avhengig av lengden på elektrodeledningene, eller problemer med plassering på grunn av hudlesjoner, IV kanyle og dressinger. Typisk FDI plassering innebærer en elektrode over FDI muskel magen og en over lateral aspekt av den andre metacarpophalangeal felles. Denne protokollen beskriver en mage-sene montasje for FDI elektrode posisjonering, med den andre elektroden plassert på dorsum av hånden. Å plassere den andre elektroden over håndens dorsum er nyttig hvis pasienten svetter eller elektrodene selv er for store til å passe i standardkonfigurasjonen.
Det er viktig å fullføre TMS-vurderingen nøyaktig, spesielt når man fastslår at en pasient er MEP-. Alle anstrengelser må gjøres for å fremkalle en MEP hvis mulig, inkludert å gi stimulans på opptil 100% MSO, slik at pasienten er våken med øynene åpne under testen, og tilrettelegging av muskelaktivering i en eller begge armene. Teknikken som er beskrevet i denne protokollen, bruker ikke nevronavigasjon til å identifisere hotspot for TMS-spolen. Dette fjerner behovet for en magnetisk resonansavbildning (MR) skanning og reduserer lengden på økten. Dette betyr imidlertid også at bevegelse av spolen mens du søker etter den optimale stimuleringsplasseringen, må være systematisk og grundig for å sikre at alle anstrengelser er gjort for å fremkalle en MEP.
TMS er bare nødvendig for pasienter med sikker score mindre enn 5. Dette betyr at TMS bare er nødvendig for omtrent en tredjedel av pasientene, noe som reduserer kostnadene og forbedrer tilgjengeligheten. Hvis TMS ikke er tilgjengelig, nøyaktigheten av spådommer for pasienter med en SAFE score mindre enn 5 dråper til 55%, selv når MR biomarkører er tilgjengelig17. Forskning og kliniske områder uten tilgang til TMS kan fortsatt fullføre første halvdel av PREP2-algoritmen for pasienter som har en SAFE-score på 5 eller flere. Dette vil imidlertid begrense valg av pasienter for forskningsstudier til de som har mild til moderat UL svakhet.
SAFE-poengsummen og TMS er nyttige i klinisk praksis og gir forskerne en prinsipiell metode for å velge og stratifisere pasienter for kliniske studier basert på CST-funksjon og pasientens nevrobiologiske kapasitet for UL-gjenoppretting.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ingenting å avsløre.
Acknowledgments
Forfatterne takker professor Winston Byblow og Harry Jordan for deres verdifulle bidrag til dette arbeidet. Dette arbeidet ble finansiert av Health Research Council of New Zealand.
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).
