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Research Article
Agnes Sturma1,2,3, Laura A. Hruby1,4, Dario Farina2, Oskar C. Aszmann1,5
1Clinical Laboratory for Bionic Extremity Reconstruction,Medical University of Vienna, 2Bioengineering Department,Imperial College London, 3Master's Degree Program Health Assisting Engineering,University of Applied Sciences FH Campus Wien, 4Department of Orthopedics and Trauma Surgery,Medical University of Vienna, 5Division of Plastic and Reconstructive Surgery, Department of Surgery,Medical University of Vienna
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Qui, presentiamo un protocollo per la riabilitazione motoria di pazienti con gravi lesioni nervose e chirurgia selettiva di trasferimento dei nervi. Ha lo scopo di ripristinare la funzione motoria proponendo diverse fasi nell'educazione del paziente, terapia in fase iniziale dopo l'intervento chirurgico e interventi per la riabilitazione dopo una riinnervazione di successo del bersaglio del nervo.
Dopo gravi lesioni nervose, i trasferimenti nervosi selettivi offrono l'opportunità di ripristinare la funzione motoria e sensoriale. Il recupero funzionale dipende sia dal successo della riinnervazione degli obiettivi nella periferia sia dal processo di riapprendimento motorio che comporta la plasticità corticale. Mentre c'è un numero crescente di metodi per migliorare la riabilitazione, la loro attuazione di routine in un ambiente clinico rimane una sfida a causa della loro complessità e lunga durata. Pertanto, vengono presentate raccomandazioni per le strategie di riabilitazione con l'obiettivo di guidare medici e terapisti attraverso il processo di riabilitazione di lunga durata e fornire istruzioni passo-passo per sostenere il riapprendimento motorio.
Direttamente dopo l'intervento di trasferimento del nervo, non è presente alcuna funzione motoria e la terapia dovrebbe concentrarsi sulla promozione dell'attività nelle aree sensoriale-motorie della parte del corpo paralizzata. Dopo circa due o sei mesi (a seconda della gravità e della modalità di lesioni, della distanza di rigenerazione dei nervi e di molti altri fattori), la prima attività motoria può essere rilevata tramite elettromiografia (EMG). All'interno di questa fase di riabilitazione, il feedback multimodale viene utilizzato per ri-imparare la funzione motoria. Questo è particolarmente critico dopo i trasferimenti nervosi, come modelli di attivazione muscolare cambiano a causa della connessione neurale alterata. Infine, la forza muscolare dovrebbe essere sufficiente a superare la gravità/ resistenza dei muscoli antagonisti e rigidità articolare, e compiti più funzionali possono essere implementati nella riabilitazione.
I trasferimenti nervosi selettivi forniscono un'opportunità per ripristinare la funzione motoria dopo le lesioni nervose quando il recupero da parte dell'uso di neurolisi, riparazione del nervo, o innesto nervoso non ci si può aspettare1,2. Possibili indicazioni per i trasferimenti nervosi sono gravi lesioni nervose distali, lesioni di tipo avulsione, la mancanza di radici nervose disponibili per l'innesto, le cicatrici estese sul sito delle lesioni e la ricostruzione ritardata3,4. In seguito a un infortunio del nervo motorio, la ricostruzione è critica in quanto la degenerazione del tessuto muscolare e delle piastre motorie consente solo la riinnervanizzazione muscolare di successo entro 1-2 anni dopo l'infortunio5,6. Qui, i trasferimenti nervosi forniscono il vantaggio di un tempo di riinnervazione relativamente breve dopo l'intervento chirurgico, in quanto consentono la coaptazione del nervo vicino al bersaglio. Questa procedura, nota anche come neurotizzazione, comporta il reindirizzamento chirurgico di un nervo intatto (nervo donatore) alla parte distale del nervo ricevente. Poiché questa connessione è distale al sito danneggiato del nervo destinatario, permette di bypassare il segmento nervo ferito7.
Poiché le vie neurali vengono alterate dopo l'intervento di trasferimento dei nervi, i pazienti non possono essere trattati con protocolli di terapia post-operatoria standard altrimenti utilizzati dopo la riparazione diretta del nervo8,9. Mentre gli assoni donatori diventano nel nuovo obiettivo, assumono una funzione che non avevano prima mentre sono ancora a caso ancora collegati alla loro funzione originale. Ad esempio, il trasferimento del nervo ulnare di Oberlin viene utilizzato per ripristinare la flessione del gomito dopo danni irreparabili al tronco superiore o alle radici nervose C5 e C61. Come mostrato nella Figura 1, si tratta di trasferire uno o più fascicoli nervosi ulnar al ramo motore muscolo-cutaneo del muscolobico10. Tuttavia, dopo il successo della riinnervazione, questi fascicle del nervo ulnare sono ancora cortically ancora collegati alla loro precedente funzione di flessione delle dita e/o rapimento e flessione ulnare del polso. A livello funzionale ciò implica che all'inizio della riabilitazione, il paziente deve concentrarsi sulla precedente funzione nervosa (chiusura a mano) al fine di attivare e rafforzare il muscolo del destinatario (contrazione dei bicipiti). Questo approccio è noto anche come "approccio di riabilitazione focalizzato per l'attivazione dei donatori"9.

Figura 1: Illustrazione schematica del principio funzionale di un ulnare al trasferimento del nervo muscolo-cutaneo. (A) In una persona sana, c'è una netta separazione tra l'attività nella corteccia motoria per le funzioni di diversi nervi /joints come qui il nervo muscolo-cutaneo (rosso) e il nervo ulnare (blu). (B) Dopo una lesione del nervo muscolo-cutaneo, il muscolo bicipite non può essere attivato, mentre il nervo ulnare illeso (in blu) funziona ancora. (C). Dopo il trasferimento e la riinnervazione del nervo dell'Oberlin, i fascicoli del nervo ulnare controllano i muscoli del bicipite e tutti gli altri muscoli anatomicamente innervati dal nervo ulnare. Prima della riorganizzazione corticale, entrambi i muscoli vengono attivati insieme in quanto non vi è alcuna separazione corticale tra queste fibre nervose (in blu). (D) Con la riabilitazione di successo, il paziente ha imparato a utilizzare alcuni assoni corticali per le funzioni nervose ulnari "normali" (in blu), mentre altri (in viola) stanno ora controllando il muscolo del bicipite. Questo permette il movimento indipendente di entrambi i gruppi muscolari. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Mentre la comprensione di questo concetto è alla base di una riabilitazione di successo, il riapprendimento di nuovi modelli motori può essere difficile per i pazienti e i medici. Ciò è dovuto alla lunga durata della riabilitazione, alla complessità della rigenerazione del nervo e alla riinnervazione e alla limitata quantità di attività muscolare direttamente osservabile durante la prima riinnervazione8. Oltre ai cambiamenti del sistema nervoso periferico, tra chirurghi e terapisti vi è una crescente consapevolezza per la rilevanza dei cambiamenti nel sistema nervoso centrale (SNC), vale a dire la riorganizzazione delle aree corticali motorie e sensoriali della mano che si verificano come conseguenza della denervazione11. Quando l'input neurale al SNC viene privato, l'area corticale associata diminuisce in una certa misura a scapito delle aree adiacenti12. Il ripristino della funzione, quindi, dipende dal recupero centrale della sua rappresentazione nel cervello. Negli ultimi anni, l'uso di metodi di biofeedback8 e gli approcci per supportare la riorganizzazione corticale13,14,15 ha portato a possibilità estese nella riabilitazione dopo trasferimenti nervosi. Tuttavia, a causa della complessità della terapia post-chirurgica, è importante fornire i giusti interventi al momento giusto13.
Pertanto, lo scopo di questo protocollo strutturato per la riabilitazione dopo trasferimenti nervosi selettivi è quello di fornire un approccio fattibile e olistico per sostenere il recupero motorio. Si basa sulle attuali raccomandazioni e sull'esperienza degli autori nell'incorporarla in un ambiente clinico. Il protocollo ha lo scopo di guidare medici, occupazionali e fisioterapisti e altri professionisti della salute attraverso il processo di riabilitazione di lunga durata.
Questo protocollo strutturato per la riabilitazione motoria è stato valutato in uno studio di fattibilità8 pazienti su cinque con lesioni del plesso brachiale, come mostrato nella Tabella 1. Tutti loro hanno ricevuto diversi trasferimenti nervosi (alcuni in combinazione con innesti nervosi) per ripristinare la funzione dell'estremità superiore. Pertanto, per motivi di chiarezza, quando si descrivono interventi specifici in questo protocollo, si riferiscono all'arto superiore. Nel dettaglio, prendiamo come esempio il trasferimento del nervo ulnare di Oberlin10, che è stato eseguito nei pazienti 1-3. Per questo, ci riferiamo a parti del nervo ulnare come il nervo donatore e il nervo muscolo-cutaneo è il nervo ricevente. Così, i bicipiti e muscoli brachialis sono i muscoli del ricevente essere ri-innervato da parti del nervo ulnare. Funzionalmente, questo significa che a seguito di un approccio focalizzato di attivazione del donatore9, movimenti associati all'attività nervosa ulnare (come la chiusura della mano o il rapimento ulnare del polso) vengono utilizzati per l'attivazione del muscolo bicipite direttamente dopo ri-innervazione. Tuttavia, gli esercizi basati su questo approccio possono essere eseguiti anche in altre parti del corpo. Se sono necessarie considerazioni speciali per implementarlo in altre parti del corpo (ad esempio, l'estremità inferiore), questo è sottolineato all'interno del protocollo.
Indipendentemente dalla parte del corpo colpita, le sessioni di terapia non devono superare i 30 min poiché i muscoli si affaticano poco dopo la riinnervazione8 e l'allenamento di successo richiede il pieno impegno e la messa a fuoco del paziente.
Lo studio è stato approvato dal comitato etico della ricerca locale (numero: 1009/2014) e realizzato in conformità con la Dichiarazione di Helsinki. Tutti i pazienti hanno fornito un consenso informato scritto per partecipare a questo studio.
1. Educazione del paziente
2. Migliorare la presentazione corticale della parte del corpo denervated
NOT: Le seguenti tecniche di riabilitazione promuovono l'attivazione delle aree corticali motori e sensoriali denervated per ritrovare la rappresentazione corticale della parte del corpo paralizzata. Durante questa fase non è possibile alcuna contrazione muscolare attiva.
3. Attivazione del motore tramite un approccio lato donatore
4. Riapprendimento del modello di movimento originale
Il protocollo di riabilitazione descritto è stato implementato in un ambiente clinico presso l'Università di Medicina di Vienna e la sua fattibilità è stata valutata in uno studio precedente8.
Come riportato nella nostra precedente pubblicazione8, cinque pazienti hanno partecipato allo studio per valutare la fattibilità e gli esiti di un tale programma per la riabilitazione motoria dopo complesse lesioni nervose periferiche. Le caratteristiche del paziente, tra cui lesioni e ricostruzione chirurgica eseguita, sono riportate nella Tabella 1. Tutti i pazienti inclusi hanno subito gravi lesioni al plesso brachiale. Pertanto, il recupero motorio senza intervento chirurgico è stato ritenuto improbabile e la sutura diretta del nervo non era possibile in nessuno dei casi. I trasferimenti nervosi eseguiti sono stati scelti a seconda dell'anatomia intatta e, ove possibile, sono stati eseguiti trasferimenti nervosi da muscoli agonistici. Questo è stato fatto per ridurre il carico cognitivo durante il riapprendimento motorio.
Al fine di valutare gli esiti motori, la forza muscolare del paziente è stata valutata prima della chirurgia ricostruttiva e dopo la dimissione dalla riabilitazione utilizzando la scala26del British Medical Research Council (BMRC).
I risultati presentati nella tabella 2 mostrano che tutti i pazienti avevano una migliore funzione della spalla e del gomito dopo la riabilitazione, permettendo loro di flettere il braccio contro la gravità. Questo è in linea con le ricerche precedenti, segnalando che la maggior parte dei pazienti riacquista utile la funzione di spalla e gomito dopo trasferimenti nervosi selettivi3,27,28. Tuttavia, due dei pazienti con un trasferimento di nervo ulnare di Oberlin incluso in questo studio, hanno riacquistato la forza di flessione del gomito (M5), che è meglio di quanto descritto da Bertelli e Ghizoni (2004)29 che hanno usato lo stesso metodo chirurgico. Tuttavia, Ray et al. (2011)28 potrebbe anche mostrare il pieno recupero della funzione del gomito in alcuni dei pazienti trattati nel loro centro. Pertanto, i risultati motori presentati sono simili o leggermente migliori di quelli descritti nella letteratura. Ciò indica che questo protocollo contribuisce a buoni risultati nei muscoli prossimali, dove è probabile la ri-innervazione dei muscoli.
Tuttavia, nelle parti più distale del corpo, l'intera funzione non poteva essere riacquistata per tutti i pazienti, il che è in linea con altre ricerche3,30. Anche se riteniamo che la rieducazione motoria mediante un protocollo di formazione strutturata possa facilitare la riabilitazione motoria con il recupero centrale della rappresentazione della mano nel cervello, ha un'influenza limitata sui processi periferici necessari per ri-innervazione dei muscoli dopo l'intervento di trasferimento del nervo. Pertanto, gli autori propongono l'uso di questo protocollo, se ci si aspetta una riinnervazione del nervo periferico, ma non credo che promuova la rigenerazione dei nervi a livello periferico.
| Caso nr. | Sesso, Età (anni) | Tipo di infortunio | Tipo di Lesione | Interventi chirurgici ricostruttivi per il ripristino della funzione dell'arto superiore |
| 1 | m, 68 | Incidente motociclistico | Politraumatico; Plexopatia brachiale globale | Innesti nervosi per colmare il difetto della rete multicanale; innesti nervo toracorodorsale per colmare il difetto del nervo ascellare; innesti nervosi per la ricostruzione del tronco posteriore; Trasferimento del nervo ulnare di Oberlin al ramo motore MCN alla testa corta dei bicipiti |
| 2 | m, 56 | Incidente in bicicletta | Avulsione della radice nervosa di C5-C6 | Trasferimento del nervo ulnare di Oberlin al ramo del motore MCN per il ripristino della funzione bicipite; trasferimento del ramo motore tricipite radiale al nervo ascellare |
| 3 | m, 62 | Incidente in bicicletta | Danni ingenti al tronco superiore della BP; lesione alla trazione di C7 | Trasferimento del nervo da XI a suprascapular; trasferimento end-to-end del nervo frenico a C7; trasferimento di fascicolo nervoso ulnare al ramo motore bicipite di MCN; trasferimento di fascicolo nervoso mediano al ramo motorio brachiale della MMC; trasferimento del nervo radiale fascicolo al nervo ascellare |
| 4 | f, 22 | Incidente d'auto | Avulsione della radice nervosa di C7; danni a C8 e T1 | Innesti nervosi da C5 e C6 a MCN, nervo mediano e radiale; innesti nervosi da C8 a nervo mediano, radiale e ulnare; innesti nervosi da T1 a nervo ulnare |
| 5 | f, 43 | Trauma minore anni dopo L'OBPL | Lesione da trazione del tronco superiore e mediale della BP | Innesti nervosi per colmare il difetto di C5, C6 e C7 per ripristinare la funzione del gomito e la stabilità della spalla; trasferimento di fascicolo nervoso mediano al ramo motore brachiale di MCN |
Tabella 1: Caratteristiche del paziente. Si prega di notare le seguenti abbreviazioni: BP - plexus brachiale; MCN - nervo muscolo-cutaneo; OBPL - lesione ostetrica del plesso brachiale; OP - funzionamento; XI - nervo accessorio spinale. Questa tabella è adattata da Sturma et al. (2018)8.
| Caso nr. | Funzione dell'arto superiore, inclusi i gradi BMRC al basale | Funzione dell'arto superiore, compresi i gradi BMRC al follow-up | Tempo tra la chirurgia di trasferimento del nervo e la prima attività sEMG volitiva | No. di sessioni di terapia in totale (30 min ciascuno) |
| 1 | Muscolo deltoide: 0 | Muscolo deltoide: 2 | 5 mesi | 25 |
| Flessione del gomito: 0 | Flessione dell'amigo: 3 | |||
| Muscolo tricipite: 0 | Tricipiti muscolare: 2 | |||
| Nessuna funzione mano attiva | Estensione del polso: 1 | |||
| Estensione del dito: 2 | ||||
| 2 | Flessione del gomito: 1 | Flessione del gomito: 5 | 4 mesi | 22 |
| Muscolo deltoide: 2- | Muscolo deltoide: 5 | |||
| 3 | Flessione del gomito: 0 | Flessione del gomito: 5 | 3 mesi | 30 |
| Muscolo deltoide: 0 | Muscolo deltoide: 4 | |||
| Tricipiti muscolare: 3 | Tricipiti muscolare: 5 | |||
| Estensione del polso: 3 | Estensione del polso: 5 | |||
| Flessione delle dita: 3 | Filazione delle dita: 5 | |||
| 4 | Flessione del gomito: 0 | Flessione del gomito: 3 | 5 mesi | 20 |
| Muscolo tricipite: 0 | Tricipiti muscolare: 2 | |||
| Nessuna funzione mano attiva | Filone del polso: 3 | |||
| Filazione delle dita (parte Ulnan FDP): 3 | ||||
| 5 | Flessione del gomito: 0 | Flessione dell'amigo: 3 | 4 mesi | 18 |
| Muscolo deltoide: 2 | Muscolo deltoide: 2 | |||
| Tricipiti muscolari: 3 | Tricipiti muscolare: 4 | |||
| Media ( : SD) | 4,2 - 0,75 mesi | 23 X 4,20 |
Tabella 2: Esiti motori del protocollo di riabilitazione. Non c'era alcuna compromissione funzionale dei muscoli non inclusi nella tabella. In tutti i pazienti, la funzione della spalla e del gomito è stata compromessa al basale e migliorata per il follow-up. Inoltre, vengono presentati il tempo che intersea un intervento chirurgico e la prima attività sEMG volitiva, nonché il numero di sessioni terapeutiche per ogni paziente. Questa tabella è adattata da Sturma et al. (2018)8.
File supplementare. Fare clic qui per scaricare il file.
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Qui, presentiamo un protocollo per la riabilitazione motoria di pazienti con gravi lesioni nervose e chirurgia selettiva di trasferimento dei nervi. Ha lo scopo di ripristinare la funzione motoria proponendo diverse fasi nell'educazione del paziente, terapia in fase iniziale dopo l'intervento chirurgico e interventi per la riabilitazione dopo una riinnervazione di successo del bersaglio del nervo.
Questo studio è stato finanziato dalla Fondazione di ricerca cristiana Doppler del Consiglio austriaco per la ricerca e lo sviluppo tecnologico e dal Ministero federale austriaco della scienza, della ricerca e dell'economia. Ringraziamo Petra Gettinger per la sua assistenza nella preparazione delle riprese e Aron Cserveny per la preparazione delle illustrazioni incluse nel manoscritto e nell'opuscolo di riabilitazione. Frontiere in Neuroscienze ha concesso il permesso di riprodurre i dati presentati nel documento originale.
| Elettrodi EMG | Otto bock Healthcare, Duderstadt, Germania | elettrodi 13E202 = 50 | Gli elettrodi EMG utilizzati in questo studio erano bipolari e includevano una messa a terra e un filtro a 50 Hz. Sono stati utilizzati con il Moby. |
| Scatola pieghevole per la terapia dello specchio (braccio/piede/caviglia) | Negoziodi | terapia per la gestione del dolore riflesso | Questa scatola è stata utilizzata per la terapia dello specchio. |
| Myoboy | Otto bock Healthcare, Duderstadt, Germania | Myoboy | Questo dispositivo di biofeedback EMG che può essere utilizzato come dispositivo autonomo o con un computer. Sebbene questo dispositivo sia stato utilizzato nello studio pilota presentato, sono disponibili anche altri dispositivi (più economici) per l'addestramento al biofeedback sEMG. |
| Se | non vengono utilizzate schede autoprodotte per la discriminazione sinistra-destra, queste possono essere acquistate da noigroup.com. Lì è disponibile anche un'app mobile per l'allenamento. |