מאמר שיטה

הערכה נוירופיזיולוגית עומדת של שרירי הגפיים התחתונות לאחר שבץ

2.3K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/62601

⸱

26 ביולי 2021

 ,  ,  , 
1Department of Research and Development, Ralph H. Johnson Veterans Administration Medical Center, 2College of Health Professions, Department of Rehabilitation Sciences, Division of Physical Therapy, Medical University of South Carolina, 3College of Health Professions, Department of Health Sciences and Research, Medical University of South Carolina

במאמר זה

סיכום

פרוטוקול זה מתאר את התהליך לביצוע הערכה נוירופיזיולוגית של שרירי הגפיים התחתונות, טיביאליס קדמי וסוליאוס, בתנוחת עמידה באמצעות TMS אצל אנשים לאחר שבץ. עמדה זו מספקת הסתברות גבוהה יותר לעורר תגובת TMS לאחר שבץ ומאפשרת שימוש בכוח ממריץ מופחת במהלך הערכות נוירופיזיולוגיות.

תקציר

גירוי מגנטי חוצה cranial (TMS) הוא כלי נפוץ המשמש למדידת ההתנהגות של מעגלים מוטוריים באוכלוסיות בריאות ופגויות נוירולוגית. TMS משמש בהרחבה כדי לחקור שליטה מוטורית ואת התגובה neurorehabilitation של הגפיים העליונות. עם זאת, TMS כבר פחות מנוצל במחקר של יציבה גפיים נמוכות יותר ושליטה מוטורית ספציפית להליכה. השימוש המוגבל והאתגרים המתודולוגיים הנוספים של הערכות TMS בגפיים התחתונות תרמו לחוסר עקביות בהליכי TMS בגפיים התחתונות בתוך הספרות. בהשראת הירידה ביכולת לרשום פוטנציאלים מעוררים מנוע TMS בגפיים נמוכות יותר (MEP), דוח מתודולוגי זה מפרט שלבים כדי לאפשר הערכות TMS לאחר שבץ בתנוחת עמידה. תנוחת העמידה מאפשרת הפעלה של המערכת הנוירו-שרירית, המשקפת מצב דומה יותר למצב המערכת במהלך משימות יציבה והליכה. בעזרת לוחות כוח כפולים, הנחינו את המשתתפים לחלק את משקלם באופן שווה בין רגליהם הפארטיות והלא פרוטיות. משוב חזותי של התפלגות המשקל של המשתתפים סופק. באמצעות תוכנת הנחיית תמונות, סיפקנו פולסים בודדים של TMS באמצעות סליל חרוט כפול לפגיעה של המשתתפים ובשרירי הסוליה. ביצוע הערכות בתנוחת העמידה הגדיל את שיעור התגובה של TMS ואפשר שימוש בעוצמות הגירוי הנמוכות יותר בהשוואה לתנוחת הישיבה/מנוחה הסטנדרטית. ניצול פרוטוקול TMS זה יכול לספק גישה נפוצה כדי להעריך את התגובה קורטיקומוטור הגפיים התחתונות לאחר שבץ כאשר neurorehabilitation של ליקויים יציבה והליכה הם עניין.

מבוא

גירוי מגנטי טרנס-קדנציאלי (TMS) הוא מכשיר המשמש למדידת התנהגות המעגלים העצביים. רוב חקירות TMS המתמקדות בחקר השליטה המוטורית / הביצועים נערכו בגפיים העליונות. חוסר האיזון בין מחקרי הגפיים העליונות והתחתונות נובע בחלקו מהאתגרים הנוספים במדידת תגובת הקורטיקומוטור של הגפיים התחתונות (CMR). חלק מהמכשולים המתודולוגיים הללו כוללים את הייצוגים הקליפתיים הקטנים יותר של שרירי הגפיים התחתונות בתוך קליפת המוח המוטורית ואת המיקום העמוק יותר של הייצוגים ביחס לקרקפת1. באוכלוסיות עם פגיעה נוירולוגית, משוכות נוספות קיימות גם כן. לדוגמה, כמחצית מהאנשים לאחר שבץ להראות שום תגובה TMS במנוחה בשרירי הגפיים התחתונות2,3. חוסר תגובה לאחר שבץ TMS נראה אפילו כאשר חולים לשמור על שליטה רצונית כלשהי של השרירים, המציין לפחות חלק שלם של מערכת קורטיקוספינל.

היעדר תגובות TMS מדידות עם תפקוד מוטורי מתוחזק תורם לירידה בהבנה שלנו של שליטה מוטורית לאחר שבץ והליכה ספציפית להומור וההשפעות הנוירופיזיולוגיות של neurorehabilitation. עם זאת, חלק מהאתגרים של הערכות נוירופיזיולוגיות בגפיים התחתונות לאחר שבץ הוכרעו. לדוגמה, סליל קונוס כפול יכול לשמש כדי להפעיל באופן אמין את motoneurons הגפיים התחתונות הממוקם עמוק בתוך סדק בין-הומיספירה1. סליל חרוט כפול מייצר שדה מגנטי גדול וחזק יותר החודר עמוק יותר לתוך המוח מאשר דמות נפוצה יותר של שמונה סליל4. שינוי מתודולוגי נוסף שניתן ליישם כדי להגדיל את ההיענות ל- TMS הוא מדידת ה- CMR במהלך התכווצות מרצון קלה5. בדרך כלל, התכווצות זו מבוצעת ברמה קבועה מראש של מומנט מפרקים מרצון מקסימלי או פעילות שרירים אלקטרומיוגרפית מקסימלית (EMG). גירוי עצבי היקפי יכול לשמש גם כדי לעורר תגובת שרירים מקסימלית ואת EMG המוקלט של תגובה זו ניתן להשתמש כדי להגדיר את ההפעלה מרצון ממוקד של השריר.

ביצוע הערכת TMS לאחר שבץ במהלך התכווצות שריר פעיל נפוץ למדי בגפיים העליונות שבהן משימות איזומטריות יכולות לחקות פעילויות פונקציונליות, למשל, אחיזה/החזקה של אובייקטים. לעומת זאת, ההליכה מתבצעת באמצעות הפעלה דו-צדדית של קבוצות שרירים מרובות באמצעות מבנים קליפת המוח, תת-קורטיקלי וחוט השדרה ודורש הפעלת שריר יציבה כדי להתנגד להשפעות הכבידה. מצב הפעלה זה ככל הנראה אינו משתקף בעת מדידת שרירים מבודדים המייצרים התכווצות איזומטרית. מספר מחקרים קודמים המכוונים להבנת היציבה והבקרה המוטורית הספציפית להליכה סיפקו פולסים TMS בזמן שהמשתתפים הלכו6,7,8 ועומדים 9,10,11,12,13,14,15 . מדידת ה- CMR במצב זקוף מאפשרת הפעלה של שרירי יציבה ורכיבים תת-קרטיים של רשתות בקרת המנועים של היציבה וההליכה. עד כה, לא היו דיווחים על ביצוע הערכות TMS עומדות אצל אנשים לאחר שבץ.

מחקר זה מציע מתודולוגיה מתוקננת, הבנויה על גוף הספרות הקיים של שיטות TMS עומדות6,7,8,9,10,11,12,13,14,15, להערכת TMS עומדת של CMR לאחר שבץ. מתודולוגיה זו יכולה להיות מנוצלת על ידי קבוצות מחקר הלומדות, אך לא רק, גירעונות יציבה ושליטה מוטורית ספציפית להליכה לאחר שבץ וליצור עקביות רבה יותר של הליכי TMS. מטרת חקירה מתודולוגית זו הייתה לקבוע אם הערכות TMS עומדות אפשריות אצל אנשים לאחר שבץ מוחי עם ליקויים הליכה בינוניים. שיערנו כי ביצוע הערכות בתנוחת העמידה יגדיל את הסבירות לתגובה מדידה (פוטנציאל מעורר מנוע, MEP) ו -2) כי כוח הממריץ / עוצמה המשמשים לביצוע הערכות TMS עומדות יהיה נמוך מזה של הערכות הישיבה / מנוחה המבוצעות בדרך כלל. אנו מאמינים כי ההשלמה המוצלחת והשימוש הנרחב בפרוטוקול זה עשויים להוביל להבנה רבה יותר של ההיבטים הנוירופיזיולוגיים של שליטה מוטורית לאחר שבץ והליכה והשפעות של neurorehabilitation.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

כל ההליכים אושרו על ידי ועדת הבדיקה המוסדית באוניברסיטה הרפואית של דרום קרוליינה והתאימו להצהרת הלסינקי.

1. גיוס משתתפים

  1. גייס אנשים לאחר שבץ ממסד הנתונים המקומי. לניסוי זה גויסו 16 אנשים ממאגר גיוס אלקטרוני מקומי. במקרים מסוימים, המשתתפים גויסו במיוחד משום שהם לא הגיבו ל- TMS במנוחה במחקרים קודמים שבוצעו על ידי קבוצת המחקר שלנו.
    1. השתמש בקריטריוני ההכללה הבאים לחקירה זו: זכרים ונקבות בין הגילאים 18-85, לפחות 6 חודשים לאחר שבץ, paresis שיורית של הגפיים התחתונות, ומסוגל לעמוד 10 דקות ללא מכשיר עזר.
    2. אל תכלול משתתפים אם הייתה להם היסטוריה של התקפים, לקחו תרופות מרשם שהורידו את סף ההתקפים, היו להם היסטוריה של פגיעה מוחית ו/או מחלות אחרות של מערכת העצבים המרכזית, היו להם מכשירים מושתלים או חפצי מתכת בראשם, או סבלו מדלקת פרקים חמורה או תנאים אורתופדיים המגבילים את טווח התנועה הפסיבי שלהם.
      הערה: הנתונים הדמוגרפיים של המשתתפים ממוקמים בטבלה 1.
מזהה לימודיםגילחודשים
לאחר קו		מיןגזעסוג קוקו
חצי הכדור		גובה
(ס"מ)		משקל
(ק"ג)		מהירות הליכה עצמית (m/s)הליכה
סיוע
16728.7MCדימום תוך-מוחיימין18074.80.61ללא
28455.8FCאיסכמיימין16568.00.94ללא
356262.7FCדימום תת-עכבישישמאל15259.01.29ללא
467141.8MCדימום תוך-מוחיימין18072.60.27קיין / AFO
64821.6MCדימום תוך-מוחיימין17061.20.83ללא
75893.9MCאיסכמי חריףשמאל168112.50.77קוואד קיין / AFO
87155.3Fא.א.איסכמי חריףשמאל17068.01.05ללא
9*6523.7MCאיסכמי חריףימין17884.8-סד הברך
107026.6MCאיסכמי חריףשמאל17378.90.81ללא
127010.0MCאיסכמי חריףשמאל17086.21.11ללא
136580.6MCאיסכמי חריףימין185139.70.93קנים / קביים
147983.0MCאיסכמי חריףימין17588.50.48מקל
155154.4Mא.א.איסכמי חריףשמאל17890.71.35ללא
176518.5MCאיסכמי חריףימין17074.80.28מקל
186348.8Fא.א.איסכמי חריףימין17083.91.12ללא
195825.9MCאיסכמי חריףהן18388.51.10ללא
* המשתתף הוסר מניתוח נתונים בשל חוסר יכולת להשלים את ההערכות הנדרשות
AFO = אורתאורטי רגל הקרסול

טבלה 1: נתונים דמוגרפיים של משתתפים.

  1. צור קשר ראשוני עם המשתתפים בטלפון והסבר בקצרה את נהלי הבדיקה. הזמן אנשים מעוניינים למעבדה.
    1. עם ההגעה למתקן המחקר, יש חבר בצוות המחקר להסביר באופן מלא את הפרוטוקול הניסיוני למשתתפים הפוטנציאליים.
    2. כאשר משתתף פוטנציאלי מאשר את נכונותו להשתתף במחקר, לקבל הסכמה מדעת בכתב שאושרה על ידי ועדת הבדיקה המוסדית המקומית.

2. מערכת הנחיית תמונות והגדרת משתתפים

  1. השתמש בתוכנת הדרכת תמונה כדי להבטיח אספקה עקבית של פולסים TMS במהלך ההערכה.
    1. התחל פרוייקט חדש באמצעות מודל ראש MNI שמקורו במערכת הנחיית התמונות. פתח את התוכנה ובחר פרוייקט ראש MNI חדש.
    2. בחלון המוקפץ, לחץ על הכרטיסיה יעדים ולאחר מכן לחץ על קביעת תצורה של יעדים. קבעו את מיקום הקרקפת עדיפים ישירות על הג'ירוס הקדם-מרכזי ו-0.5 ס"מ לרוחב לקו הבינוני.
    3. לאחר זיהוי המיקום חזותית, הוסף רשת מלבנית חדשה על-ידי לחיצה על החדשולאחר מכן על הרשת המלבנית. הרשת אמורה להופיע על המסך, והשורה המהונדסת צריכה להיות לרוחב של 0.5 ס"מ לקו האמצע.
    4. שנה את גודל הרשת על-ידי הקלדת 3 ו- 5 בתיבות גודל הרשת. הגדר את המרווח בין הרשת ל- 10 על 10 מ"מ על-ידי הקלדה בתיבות המרווח בין הרשתות. בחרו בכלי הסמןולאחר מכן הזיזו את הסמן לתמונת הקרקפת.
    5. לחץ והחזק את לחצן העכבר כדי לסובב את תמונת הקרקפת כדי להבטיח שכל נקודות הרשת נוגעות בעור. אם נקודות הרשת אינן נמצאות על הקרקפת, התאם את העקמומיות של הרשת על-ידי הזזת מחוון העקמומיות.
    6. חזור על הליכים אלה כדי למקם רשת נוספת 3 x 5 מעל חצי הכדור הנגדי.
      הערה: ניתן לבצע זאת לפני ההרשמה של משתתף למחקר והגעה למעבדה. בנוסף, ניתן להשתמש בתמונה האנטומית T1 המשוקללת של משתתף אם היא זמינה. פרטים ספציפיים על שימוש ב- MRI אנטומי לניווט ניתן למצוא במאמר16שפורסם בעבר .
  2. התחל הפעלה חדשה בתוכנת הנחיית התמונות על-ידי בחירה בכרטיסיה הפעלות לאחר פתיחת התוכנה.
    1. לחץ על חדשולאחר מכן על הפעלה מקוונת. בחלון הבא, בחר את שתי הרשתות שנוצרו בסעיף הקודם (סעיף 2.1) על-ידי לחיצה עליהן ולאחר מכן לחץ על הוסף.
    2. בכרטיסיה IOBox, תחת אפשרויות גורם מפעיל של TTL, סמן את התיבה לצד השתמש בבורר (כניסה) והכניס 0 ms בתיבה זמן מת. לחץ על לחצן הבא בחלק העליון. ודא באופן חזותי שהמצלמה של מערכת הנחיית התמונות פעילה.
  3. התחל ברישום משתתף על ידי הצבת גשש הנושא, המסופק עם מערכת הנחיית התמונה, סביב מצחו של המשתתף.
    1. התאם את המצלמה באופן ידני כדי לוודא שגשש המשתתפים נמצא באמצע שדה הראייה של המצלמה. לאחר מכן, לחץ על הכרטיסיה רישום בחלק העליון של התוכנה.
    2. מקם את המצביע/סמן של מערכת הנחיית התמונות על ציוני הדרך של הרישום: nasion ונקודות periauricular ימין ושמאל. כאשר המצביע ממוקם על העור, לחץ על לחצן הבא כדי לרשום את מיקומי העור של המשתתף בתוכנת הנחיית התמונה.
    3. לאחר שציוני הדרך של הרישום נלכדו, לחץ על הכרטיסיה שינוי קנה מידה בחלק העליון של חלון התוכנה. מקם את המצביע על המיקומים הימניים, השמאליים ביותר, העליונים, הקדמיים והגבוהים ביותר של הקרקפת של המשתתף.
    4. לחץ על לחצן הבא בכל מיקום כדי לשנות את קנה המידה של מערכת הנחיית התמונות לראשו של המשתתף. לאחר השלמת שינוי קנה המידה, לחץ על הכרטיסיה ביצוע בחלק העליון של התוכנה. מערכת הנחיית התמונות מוכנה כעת.

3. הכנה והתקנה של אלקטרומיוגרפיה על פני השטח

  1. הכן את שרירי הבטן של המשתתפים (TA) וסולאוס (SOL) לאלקטרודות אלקטרומיוגרפיה פני השטח (sEMG). כדי להכין את העור ל- sEMG, נקו את האזור באמצעות רפידות אלכוהול, ובמידת הצורך הסירו כל שערה עם סכין גילוח בטיחות חד פעמי. מניחים את אלקטרודות הג'ל החד פעמיות SEMG על פי הנחיות SENIAM17.
    הערה: מיקום החיישנים עבור ת"א הוא 1/3 מהדרך למטה על הקו בין קצה הנקניקית לקצה המילאוס המהולל. עבור SOL, למקם את החיישן 2/3 של הקו בין קונדיליה המייל של עצם הירך כדי malleolus המייל.
  2. ברגע שהאלקטרודות מחוברות, בדוק חזותית את האות לאיכות. לאחר מכן, להמשיך לעטוף את שוקיים עם תחבושת אלסטית כדי למזער כל תנועה של האלקטרודות ואת החפץ הנובע במהלך הבדיקה.
    הערה: הקלט אותות sEMG ב- 5000 הרץ בחלון של 0.5 שניות החל מ- 0.1 שניות לפני מסירת פולסי TMS. תדירות הדגימה המדויקת וכמות הנתונים שנאספו יהיו תלויים בחומרה ובתוכנה המשמשות להקלטת תגובת sEMG ל- TMS. לפרטים על הקמת הקלטות ניתוחים EMG ראה Tankisi ואח '18.

4. צלחת כוח ומערך בטיחות המשתתפים

  1. פתח את תוכנת איסוף הנתונים והתחל גירסת ניסיון חדשה לכיול לוחית הכוח הכפולה העליונה.
    1. לחץ על התחל ולהתחיל גירסת ניסיון של FP Zero. לאסוף 3-5 s של נתונים ללא עומס על צלחת הכוח ולאחר מכן לחץ על עצור.
    2. לאחר כיול לוחית הכוח, המשתתף נרשם למערכת הנחיית התמונה (סעיף 2.2), ואלקטרודות sEMG הוצבו ונבדקו לאיכות האות (סעיף 3), מנחות את המשתתף לעמוד ולהתאים אותו לרתמת בטיחות.
    3. יש המשתתף לדרוך על צלחת הכוח ולתקן את מיקום כף הרגל שלהם עם סרט מיסוך להחיל מראש על צלחת הכוח כדי לסמן את המיקום החשוב ביותר של כף הרגל ואת הקצוות המתיווך של הרגליים מרחקים שווים מקו האמצע.
    4. חברו את רתמת הבטיחות של המשתתף לתמיכה בתקרה. מניחים גלגל, או מכשיר דומה, סביב צלחת הכוח כדי לספק למשתתפים משהו לייצב את עצמם איתו במהלך הבדיקה במידת הצורך.
      הערה: ודא כי במהלך כל נהלי TMS עומדים המשתתפים מאובטחים לתקרה באמצעות רתמת בטיחות כדי למנוע נפילה.
  2. מדוד ואסוף את משקל המשתתף כשהוא עומד על לוחית הכוח על-ידי לחיצה על התחל ובחירה בניסוי סטטי של FP. הקלט נתונים בשווי 2-5 ולחץ על עצור כדי לסיים את תקופת הניסיון.
    1. בעת עמידה על לוחות הכוח, ודא שתוכנת איסוף הנתונים מציגה שני תרשימי עמודות המייצגים את המשקל/הכוח מתחת לכל אחת מרגלי המשתתף(איור 1A). כאשר המשתתף מעביר את משקלו לצד אחד, תרשימי העמודות ישתנו בגובהם (איור 1B).
    2. אם משתתף פורק את המשקל על רגליו לזרועותיו, ודא שתצוגת גרף העמודות משנה צבע (איור 1C). לאחר משתתף הופך נוח עומד עם משקל שווה מחולק בין הרגליים שלהם, מדידת CMR יכול להתחיל.

figure-protocol-1
איור 1: תמונה מייצגת של המשוב החזותי שניתן למשתתפים במהלך הערכת TMS העומדת. (A) מציגה את המשוב החזותי שניתן למשתתפים בזמן שהם עמדו עם משקלם מחולק באופן שווה בין הרגליים הפארטיות והלא פרוטיות. הפסים האנכיים מייצגים את כמות הכוח הנמדדת על-ידי כל אחד מאזורי לוח הכוח. הקווים האופקיים המוצקים מייצגים את טווח הכוח האנכי הנמדד כדי להבטיח טעינת משקל הגוף בגפיים התחתונות ולא דרך הזרועות אם המשתתפים צריכים לייצב את עצמם עם תמיכת היד המסופקת. אם משקל גופו של המשתתף הועבר לצד אחד יותר מ-5%, הפסים האנכיים שינו צבעים כדי ליידע את המשתתף להישען לכיוון הצד שנפרק, כפי שמוצג ב- (B). אם המשתתף טען/פרק יותר מ+/- 5% ממשקל גופו מרגליו, צבע מסך הרקע ישתנה כפי שמוצג ב- (C). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

5. הערכת תגובת קורטיקומוטור עומדת

  1. התחל את ההערכות הנוירופיזיולוגיות על ידי זיהוי עוצמת ממריץ המייצרת פוטנציאלים מעוררי מנוע עקביים (MEP), כלומר, משרעת אות EMG > 50 μV, ו / או תקופה קורטיקוסילנטית גלויה בשרירים הפעילים, בת"א היעד ושריר SOL.
    הערה: השתמש ב סליל קונוס כפול כדי לספק את כל פעימות TMS עם הזרם נע דרך סליל בכיוון הקדמי עד האחורי. החל את פעימות TMS רק כאשר המשתתף שומר על התפלגות משקל שווה בין הרגליים הפארטיות והלא-פרוטיות שלהם, כפי שצוין על-ידי תרשימי המשוב החזותי/עמודות שהוזכרו בסעיף הקודם (סעיף 4.2).
    1. בדוק את האיבר paretic הראשון על ידי החלת פולסים TMS על חצי הכדור הנגע. התחל על-ידי הגדרת רמת ההספק של ממריץ TMS לפלט ממריץ מרבי של 50% (%MSO) על-ידי הפיכת ידית בקרת הפלט. החל פעימה אחת ב 50% MSO על נקודת הרשת האמצעית הממוקמת לרוחב סדק אורך על ידי לחיצה על כפתור ההדק על הממריץ. החל 2-3 פולסים עם מרווח ביניים של 5-10 s.
      הערה: אם משתתף מציג תגובה ב- 50% MSO, דלג לסעיף 5.2 והתחל בזיהוי נקודה חמה.
    2. אם לא רואים תגובות בת"א וב-SOL, הגדל את כוח הממריץ ב-10% MSO על ידי סיבוב ידית בקרת הפלט וספק פעימות 2-3 TMS כמו בשלב 5.1.1.
    3. אם לא נראה תגובות לאחר הגדלת הממריץ ל-60% MSO, הגדל שוב את ההספק ב-10% MSO. אם לא מופעלים MEPs ב- 70% MSO, בחר באופן אקראי מספר נקודות רשת והחל פולסים של TMS כדי לקבוע אם קיימת תגובה בהגדרת צריכת החשמל הנוכחית.
    4. אם לא נרשמות תגובות בנקודת רשת כלשהי ב- MSO הנוכחי של 70%, חזור לארץ נקודת היעד הראשונית, המשך להגדיל את כוח הממריץ במרווחים של 10% MSO ולהחיל 2-3 גירויים כפי שתואר קודם לכן.
      הערה: חזור על תהליך זה עד לתגובות אמינות שנרשמו משרירי היעד או עד שייקבע כי למשתתף אין תגובה ל- TMS. לא כל המשתתפים ייצרו תגובה מדידה ל- TMS.
  2. לאחר שזוהה כוח הממריץ שמייצר תגובה עקבית, התחל לזהות את הנקודה החמה, כלומר את מיקום הקרקפת שמייצר את התגובה הגדולה ביותר לפולסים של TMS.
    1. התחל גירסת ניסיון חדשה של נקודה חמה על-ידי לחיצה על התחל ובחירה בנקודה חמה. החל גירוי דופק יחיד על כל אחת מ-15 נקודות הרשת ברמת הכוח של suprathreshold שזוהתה בשלבים הקודמים. באמצעות מערכת הנחיית התמונה, העבר את סליל לנקודת הרשת הראשונה.
    2. לאחר שה סליל נמצא במצב הנכון, החל את פעימת TMS על-ידי לחיצה על לחצן ההדק ביחידת הממריץ. לאחר מכן, העבר את סליל למיקום הרשת הבא והחל פעימת TMS אחת נוספת. המשך עד לגירוי יחיד הוחל על כל נקודת רשת ולחץ על עצור כדי לסיים את הניסוי.
    3. בדוק את המשרעת של אותות sEMG שנרשמו בכל נקודת רשת. לזהות חזותית את נקודות הרשת עם משרעת MEP הגדולה ביותר, שנרשמה באותות sEMG, עבור כל אחד מהשרירים הממוקדים. מיקומי הרשת עם משרעת MEP הגדולה ביותר הם הנקודות החמות וישמשו למדידת תגובת הקורטיקומוטור בסעיפים הבאים.
      הערה: במקרים מסוימים, מיקום רשת יחיד עשוי לספק את משרעת MEP הגדולה ביותר הן עבור ת"א והן עבור SOL. במקרים אלה, לקבוע את סף המנוע עבור כל שריר בנפרד.
  3. לאחר מכן, לקבוע את סף המנוע של השריר הממוקד באמצעות הערכת פרמטר אדפטיבית פשוטה על ידי בדיקה רציפה (PEST)19,20.
    1. פתח את תוכנית המזיקים והגדר את עוצמת הממריץ הראשוני לערך suprathreshold המשמש לזיהוי הנקודה החמה על-ידי הקלדת הערך בתיבה.
    2. התחל גירסת ניסיון חדשה של מזיקים על-ידי לחיצה על הכרטיסיה התחלה בתוכנת איסוף הנתונים ובחר PEST.
    3. החל פעימת TMS אחת על הנקודה החמה של שריר היעד המזוהה בעוצמת %MSO הראשונית המוצגת בתוכנית המזיקים. ציין בתוכנית ההזיקה כי נצפתה תגובה באות sEMG של השריר על-ידי הקלדת y או n. תוכנית ההזיקה תחשב באופן אוטומטי את עוצמת הגירוי הבאה.
    4. התאם את רמת ההספק של הממריץ כך שיתאים לתוכנית ההזיקה והפעל פעימת TMS יחידה נוספת. המשך בתהליך זה עד שתוכנית ההזיקה תקבע את סף המנוע, המצוין על-ידי שינוי בצבע עוצמת הגירוי, ותסיים את גירסת הניסיון לאיסוף נתונים על-ידי לחיצה על הכרטיסיה עצור.
      הערה: הליך ההזיקה משתמש בתוכנית זמינה באופן חופשי המכוונת את כמות כוח הממריץ לשימוש עם פולסים רצופים. אחת מתוכניות ההזיקה ניתן למצוא כאן: (https://www.clinicalresearcher.org/software.htm).
  4. לאחר שזוהו הנקודה החמה של שריר המטרה וסף המנוע, התחל בהערכת CMR. הגדר את עוצמת הממריץ ל-120% מסף המנוע שנקבע.
    1. הפעל גירסת ניסיון חדשה בתוכנת איסוף הנתונים על-ידי לחיצה על הכרטיסיה התחלה ובחר גירסת ניסיון של MEP. מניחים את הסליל על הנקודה החמה של השריר ומחילים 10-20 גירויים בפעימה אחת.
    2. אפשר 5-10 s בין כל גירוי. הקלט את תגובות sEMG המעוררות לניתוח לא מקוון. אפשר למשתתף לנוח עד libitum ולמשך זמן מספיק בין הליכי בדיקה כדי להפחית את הסבירות של המשתתף לפתח עייפות, אשר יכול להשפיע על התוצאות.
    3. לחץ על הכרטיסיה עצור לאחר הקלטת MEPs כדי לסיים את גירסת הניסיון.
      הערה: החוקר המטפל סליל TMS צריך להבטיח כי המשתתפים יש חלוקת משקל שווה מתחת לכל רגל מיד לפני החלת כל דופק TMS. אם החוקר חושב שהגירוי הוחל בעוד משקל המשתתף לא חולק באופן שווה, בצע גירוי נוסף ולא לכלול את הניסוי הקודם מניתוח עתידי. בדוק את השרירים הלא פרוטיים מיד לאחר השרירים paretic. איור 2 מציג את ההתקנה הניסיונית במהלך הערכת TMS העומדת.

figure-protocol-2
איור 2: תמונה שצולמה במהלך מדידת תגובת הקורטיקומוטור (CMR) בתנוחת העמידה. מערכת הנחיית התמונות ופעילות sEMG שנאספה מוצגות לאנשי מחקר במהלך איסוף הנתונים כפי שמוצג בצגים הממוקמים בצד שמאל של התמונה. משוב חזותי של התפלגות המשקל סופק מלפנים ומעט מימין למשתתפים. המשתתפים לבשו רתמת בטיחות שהייתה מחוברת לתקרה כדי למנוע נפילות בזמן שעמדו על צלחת הכוח הכפולה העליונה. תמיכה בזרועות המשתתפים ניתנה כדי לסייע למשתתפים לייצב את עצמם לאחר הפעלת פולסים של TMS. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

6. הערכת תגובת קורטיקומוטור יושבה

  1. לאחר השלמת הערכת TMS עומדת, להחזיר את סף המנוע ואת CMR בתנוחת מנוחה / ישיבה.
    1. השתמש באותם הליכים שתוארו בעבר (סעיפים 5.2-5.4). השינוי היחיד הוא המשתתף צריך לשבת בכיסא עם הרגליים נתמכות והשרירים רגועים.
    2. השתמש באותן נקודות חמות שזוהו במהלך הערכת העמידה (סעיף 5.2) בתנוחת הישיבה. בצע את הבדיקה הנוירופיזיולוגית באותו אופן המשמש בתנוחת העמידה, למעט באמצעות עוצמת גירוי של 120% מסף מנוע המנוחה / הישיבה.
      הערה: ייתכן שיהיה צורך לבצע בדיקות נוספות באמצעות כוח ממריץ שנקבע בעבר. לדוגמה, אם מתבצעות השוואות בין המשרעת של MEP בתנוחות תנוחה שונות, ייתכן שיהיה צורך להשתמש בכוח ממריץ מוחלט דומה. זה יהיה תלוי בשאלת המחקר בהישג יד ויש לזהותו במהלך תכנון המחקר.

7. גישה סטטיסטית

  1. כדי לבחון את ההשערה כי עמידה תוביל להסתברות מוגברת לעורר תגובות מדידות לבנות שולחן 2 x 2 ולבדוק את הפרופורציות באמצעות מבחן21של מקנמר .
  2. כדי להשוות את רמות הכוח של סף המנוע, השתמש במבחן tמזווג על המשתתפים שהיו להם תגובות מדידות בשתי העמדות. קבע משמעות עם אלפא = 0.05.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

משתתף אחד הוסר מהניתוח בשל חוסר היכולת לסבול את הליך TMS עומד עקב כאבי ברכיים קיימים ופצע סוכרתי שהתקבל לפני הגעתם למעבדת המחקר, משאיר גודל מדגם סופי של 15. הפצע הסוכרתי היה ישירות מעל ת"א ומנע כל אמצעי sEMG של שריר זה. לא דווחו לחוקרים תופעות לוואי חמורות במהלך הליכי הישיבה או ה-TMS העומדים. דווח על מספר תופעות לוואי קלות, כגון כאבי שריר הצוואר וכאבי ראש קלים. עם זאת, אירועים קלים אלה דווחו בסוף הפגישה הבדיקה, ולא היה ברור אם נהלי הישיבה או העמידה היו אחראים יותר לתופעות לוואי אלה. תופעות לוואי קלות אלה נראים בדרך כלל ל...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

הפרוטוקול הניסיוני היה נסבל היטב על ידי רוב המשתתפים. אדם אחד לא הצליח להשלים את הערכת TMS עומדת בשל כיבים דקוביטוס קיימים משני לסיבוכים סוכרתיים ובעיות אורתופדיות הכרוכות בכאבי ברכיים קיימים. כמות הטעינה / פריקה של משקל הגוף מהרגליים הייתה מינימלית. עם זאת, היה, בממוצע, כוח כלפי מטה מעט גדול יותר נמדד במהלך היישום של פולסים TMS. זה ככל הנראה בשל המשקל של סליל והלחץ כלפי מטה המופעל על ידי החוקרים כדי להבטיח שיש מגע מספיק בין הקרקפת / הראש ואת סליל TMS. השינויים המינימליים במשקל הגוף שנתפסו במהלך הליכי TMS בהשוואה לניסויי...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

המחברים מצהירים כי אין להם ניגודי עניינים אמיתיים או נתפסים הקשורים לעבודה המדווחת.

תודות

המחברים רוצים להודות למר בריאן סנס וגברת אליסה צ'סטנאט על תרומתם לגיוס משתתפים ואיסוף נתונים.

המימון לפרויקט זה ניתן בחלקו על ידי פרס פיתוח טכני מהמרכז הלאומי לנוירומודולציה של NIH לשיקום (NM4R) (HD086844) ועל ידי פרס מחקר ופיתוח קריירה של שיקום וותיקים 1 (RX003126) ופרס הצטיינות (RX002665).

תוכן דו"ח זה אינו מייצג את עמדותיהם של המחלקה לענייני חיילים משוחררים של ארה"ב, המכונים הלאומיים לבריאות של ארה"ב או ממשלת ארצות הברית.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
תוכנה לרכישת נתוניםMathWorksMatLabתוכנית איסוף הנתונים המותאמת אישית נכתבה ב-Matlab. עם זאת, ניתן להשתמש בספקי תוכנה/חומרה אחרים (למשל National Instruments, AD Instruments, CED Spike2 או Signal)
סליל חרוט כפולMagstimD110סליל חרוט כפול לאספקת דופק TMS
לוחית כוח כפולהAdvanced Mechanical Technology Inc (AMTI)Accusway כפולההמשמשת למדידת חלוקת כוח/משקל מתחת לכל רגל באופן עצמאי.
דופק כפול TMSMagstimBistim 200מחבר שתי יחידות Magstim 200 יחד ליישומי דופק כפול
מגברים מקדימים של EMGMotion Labs IncMA-422מגברים מקדימים לאלקטרודות EMG חד פעמיות מערכת EMG מערכת
MotionLabs IncMA400EMG לאיסוף נתונים
מערכת ניווט עצבימחקרנוכלים Brainsightתוכנה וחומרה המשמשות להבטחת מיקום/אספקה עקביים של גירויים מגנטיים. סימון מיקום הגירוי על ראשו של משתתף או על כובע מקלחת יכול לשמש גם בהיעדר תוכנת ניווט עצבי.
מאגר גיוסN/AN/Aמאגר אלקטרוני הכולל שמות של אנשים אפשריים המתאימים ללימודים.
יחידת TMS (x2)MagstimMagstim 200מספקת פולסים TMS
לוחית כוח

מקורות

  1. Kesar, T. M., Stinear, J. W., Wolf, S. L. The use of transcranial magnetic stimulation to evaluate cortical excitability of lower limb musculature: Challenges and opportunities. Restorative Neurology and Neuroscience. 36 (3), 333-348 (2018).
  2. Sivaramakrishnan, A., Madhavan, S. Absence of a transcranial magnetic stimulation-induced lower limb corticomotor response does not affect walking speed in chronic stroke survivors. Stroke. 49 (8), 2004-2007 (2018).
  3. Kindred, J. H., et al. Individualized responses to ipsilesional high-frequency and contralesional low-frequency rTMS in chronic stroke: A pilot study to support the individualization of neuromodulation for rehabilitation. Frontiers in Human Neuroscience. 14, 578127(2020).
  4. Lu, M., Ueno, S. Comparison of the induced fields using different coil configurations during deep transcranial magnetic stimulation. PLoS One. 12 (6), 0178422(2017).
  5. Hess, C. W., Mills, K. R., Murray, N. M. Responses in small hand muscles from magnetic stimulation of the human brain. The Journal of Physiology. 388, 397-419 (1987).
  6. Petersen, N., Christensen, L. O., Nielsen, J. The effect of transcranial magnetic stimulation on the soleus H reflex during human walking. The Journal of Physiology. 513, Pt 2 599-610 (1998).
  7. Capaday, C., Lavoie, B. A., Barbeau, H., Schneider, C., Bonnard, M. Studies on the corticospinal control of human walking. I. Responses to focal transcranial magnetic stimulation of the motor cortex. Journal of Neurophysiology. 81 (1), 129-139 (1999).
  8. Schubert, M., Curt, A., Colombo, G., Berger, W., Dietz, V. Voluntary control of human gait: conditioning of magnetically evoked motor responses in a precision stepping task. Experimental Brain Research. 126 (4), 583-588 (1999).
  9. Ackermann, H., Scholz, E., Koehler, W., Dichgans, J. Influence of posture and voluntary background contraction upon compound muscle action potentials from anterior tibial and soleus muscle following transcranial magnetic stimulation. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 81 (1), 71-80 (1991).
  10. Lavoie, B. A., Cody, F. W., Capaday, C. Cortical control of human soleus muscle during volitional and postural activities studied using focal magnetic stimulation. Experimental Brain Research. 103 (1), 97-107 (1995).
  11. Soto, O., Valls-Solé, J., Shanahan, P., Rothwell, J. Reduction of intracortical inhibition in soleus muscle during postural activity. Journal of Neurophysiology. 96 (4), 1711-1717 (2006).
  12. Kesar, T. M., Eicholtz, S., Lin, B. J., Wolf, S. L., Borich, M. R. Effects of posture and coactivation on corticomotor excitability of ankle muscles. Restorative Neurology and Neuroscience. 36 (1), 131-146 (2018).
  13. Nandi, T., et al. In standing, corticospinal excitability is proportional to COP velocity whereas M1 excitability is participant-specific. Frontiers in Human Neuroscience. 12, 303(2018).
  14. Tokuno, C. D., Keller, M., Carpenter, M. G., Márquez, G., Taube, W. Alterations in the cortical control of standing posture during varying levels of postural threat and task difficulty. Journal of Neurophysiology. 120 (3), 1010-1016 (2018).
  15. Mouthon, A., Taube, W. Intracortical inhibition increases during postural task execution in response to balance training. Neuroscience. 401, 35-42 (2019).
  16. Charalambous, C. C., Liang, J. N., Kautz, S. A., George, M. S., Bowden, M. G. Bilateral assessment of the corticospinal pathways of the ankle muscles using navigated transcranial magnetic stimulation. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (144), (2019).
  17. Hermens, H. J., Freriks, B., Disselhorst-Klug, C., Rau, G. Development of recommendations for SEMG sensors and sensor placement procedures. Journal of Electromyography and Kinesiology. 10 (5), 361-374 (2000).
  18. Tankisi, H., et al. Standards of instrumentation of EMG. Clinical Neurophysiology. 131 (1), 243-258 (2020).
  19. Mishory, A., et al. The maximum-likelihood strategy for determining transcranial magnetic stimulation motor threshold, using parameter estimation by sequential testing is faster than conventional methods with similar precision. The Journal of ECT. 20 (3), 160-165 (2004).
  20. Borckardt, J. J., Nahas, Z., Koola, J., George, M. S. Estimating resting motor thresholds in transcranial magnetic stimulation research and practice: a computer simulation evaluation of best methods. The Journal of ECT. 22 (3), 169-175 (2006).
  21. McNemar, Q. Note on the sampling error of the difference between correlated proportions or percentages. Psychometrika. 12 (2), 153-157 (1947).
  22. Rossi, S., et al. Safety and recommendations for TMS use in healthy subjects and patient populations, with updates on training, ethical and regulatory issues: Expert Guidelines. Clinical Neurophysiology. 132 (1), 269-306 (2021).
  23. McDonnell, M. N., Stinear, C. M. TMS measures of motor cortex function after stroke: A meta-analysis. Brain Stimulation. 10 (4), 721-734 (2017).
  24. Reis, J., et al. Contribution of transcranial magnetic stimulation to the understanding of cortical mechanisms involved in motor control. The Journal of Physiology. 586 (2), 325-351 (2008).
  25. Chen, G., Patten, C., Kothari, D. H., Zajac, F. E. Gait differences between individuals with post-stroke hemiparesis and non-disabled controls at matched speeds. Gait & Posture. 22 (1), 51-56 (2005).
  26. Knarr, B. A., Reisman, D. S., Binder-Macleod, S. A., Higginson, J. S. Understanding compensatory strategies for muscle weakness during gait by simulating activation deficits seen post-stroke. Gait & Posture. 38 (2), 270-275 (2013).
  27. Ammann, C., et al. A framework to assess the impact of number of trials on the amplitude of motor evoked potentials. Scientific Reports. 10 (1), 21422(2020).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

TMS

מאמרים קשורים