Articolo metodologico

Valutazione neurofisiologica in piedi dei muscoli degli arti inferiori post-ictus

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DOI:

10.3791/62601

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26 luglio 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

In questo articolo

Sommario

Questo protocollo descrive il processo per l'esecuzione di una valutazione neurofisiologica dei muscoli degli arti inferiori, tibiale anteriore e soleo, in posizione eretta utilizzando TMS nelle persone post-ictus. Questa posizione fornisce una maggiore probabilità di suscitare una risposta TMS post-ictus e consente l'uso di una ridotta potenza dello stimolatore durante le valutazioni neurofisiologiche.

Abstract

La stimolazione magnetica transcranica (TMS) è uno strumento comune utilizzato per misurare il comportamento dei circuiti motori in popolazioni sane e neurologicamente compromesse. La TMS è ampiamente utilizzata per studiare il controllo motorio e la risposta alla neuroriabilitazione degli arti superiori. Tuttavia, la TMS è stata meno utilizzata nello studio del controllo motorio posturale e specifico per la deambulazione degli arti inferiori. L'uso limitato e le ulteriori sfide metodologiche delle valutazioni TMS degli arti inferiori hanno contribuito alla mancanza di coerenza nelle procedure TMS degli arti inferiori all'interno della letteratura. Ispirato dalla ridotta capacità di registrare i potenziali evocati motori TMS degli arti inferiori (MEP), questo rapporto metodologico descrive i passaggi per consentire valutazioni TMS post-ictus in una postura eretta. La postura eretta consente l'attivazione del sistema neuromuscolare, riflettendo uno stato più simile allo stato del sistema durante le attività posturali e di deambulazione. Utilizzando piastre di forza a doppia punta, abbiamo istruito i partecipanti a distribuire equamente il loro peso tra le loro gambe paretiche e non paretiche. È stato fornito un feedback visivo sulla distribuzione del peso dei partecipanti. Utilizzando il software di guida delle immagini, abbiamo consegnato singoli impulsi TMS tramite una bobina a doppio cono agli emisferi lesionati e non lesionati dei partecipanti e misurato la risposta corticomotoria dei muscoli tibiali anteriori e soleiali paretici e non paretici. L'esecuzione di valutazioni in posizione eretta ha aumentato il tasso di risposta TMS e ha consentito l'uso delle intensità di stimolazione inferiori rispetto alla posizione di seduta / riposo standard. L'utilizzo di questo protocollo TMS può fornire un approccio comune per valutare la risposta corticomotoria degli arti inferiori post-ictus quando la neuroriabilitazione delle menomazioni posturali e dell'andatura sono di interesse.

Introduzione

La stimolazione magnetica transcranica (TMS) è uno strumento utilizzato per misurare il comportamento dei circuiti neurali. La maggior parte delle indagini TMS incentrate sullo studio del controllo/prestazioni motorie sono state condotte negli arti superiori. Lo squilibrio tra gli studi sugli arti superiori e inferiori è in parte dovuto alle ulteriori sfide nella misurazione della risposta corticomotoria degli arti inferiori (CMR). Alcuni di questi ostacoli metodologici includono le rappresentazioni corticali più piccole dei muscoli degli arti inferiori all'interno della corteccia motoria e la posizione più profonda delle rappresentazioni rispetto al cuoio capelluto1. Nelle popolazioni con lesioni neurologiche, sono presenti anche ulteriori ostacoli. Ad esempio, circa la metà degli individui post-ictus non mostra alcuna risposta alla TMS a riposo nei muscoli degli arti inferiori2,3. La mancanza di risposta post-ictus alla TMS si osserva anche quando i pazienti mantengono un certo controllo volitivo dei muscoli, indicando almeno un tratto corticospinale parzialmente intatto.

La mancanza di risposte TMS misurabili con funzione motoria mantenuta contribuisce alla nostra ridotta comprensione del controllo motorio posturale e della deambulazione post-ictus e degli effetti neurofisiologici della neuroriabilitazione. Tuttavia, alcune delle sfide delle valutazioni neurofisiologiche post-ictus degli arti inferiori sono state superate. Ad esempio, una bobina a doppio cono può essere utilizzata per attivare in modo affidabile i motoneuroni degli arti inferiori situati in profondità nella fessura interemisferica1. La bobina a doppio cono produce un campo magnetico più grande e più forte che penetra più in profondità nel cervello rispetto alla più comunemente usata figura di otto bobina4. Un altro cambiamento metodologico che può essere implementato per aumentare la reattività alla TMS è la misurazione della CMR durante una leggera contrazione volontaria5. Generalmente, questa contrazione viene eseguita a un livello predeterminato di coppia articolare volontaria massima o di attività muscolare elettromiografica massima (EMG). La stimolazione del nervo periferico può anche essere utilizzata per suscitare una risposta muscolare massima e l'EMG registrato di questa risposta può essere utilizzato per impostare l'attivazione volontaria mirata del muscolo.

L'esecuzione della valutazione TMS post-ictus durante la contrazione muscolare attiva è abbastanza comune negli arti superiori in cui i compiti isometrici possono imitare le attività funzionali, ad esempio afferrare / tenere oggetti. Al contrario, la camminata si realizza attraverso l'attivazione bilaterale di più gruppi muscolari attraverso strutture corticali, sottocorticali e del midollo spinale e richiede l'attivazione muscolare posturale per resistere agli effetti della gravità. Questo stato di attivazione probabilmente non si riflette quando si misurano muscoli isolati che producono una contrazione isometrica. Diversi studi precedenti diretti alla comprensione del controllo motorio posturale e specifico per la deambulazione hanno erogato impulsi TMS mentre i partecipanti camminavano6,7,8 e stavano in piedi9,10,11, 12,13,14,15 . La misurazione della CMR in posizione eretta consente l'attivazione dei muscoli posturali e delle componenti sottocorticali delle reti di controllo motorio posturale e dell'andatura. Ad oggi, non ci sono state segnalazioni di esecuzione di valutazioni TMS in piedi in individui post-ictus.

Questo studio propone una metodologia standardizzata, costruita sul corpo esistente di letteratura dei metodi TMS in piedi6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,per la valutazione TMS in piedi della CMR post-ictus. Questa metodologia può essere utilizzata da gruppi di ricerca che studiano, ma non solo, deficit posturali e controllo motorio specifico per la deambulazione post-ictus e stabiliscono una maggiore coerenza delle procedure TMS. Lo scopo di questa indagine metodologica era determinare se le valutazioni TMS in piedi sono fattibili in individui post-ictus con compromissione dell'andatura moderata. Abbiamo ipotizzato che l'esecuzione di valutazioni in posizione eretta 1) aumenterebbe la probabilità di suscitare una risposta misurabile (potenziale evocato motorio, MEP) e 2) che la potenza / intensità dello stimolatore utilizzata per eseguire valutazioni TMS in piedi sarebbe inferiore a quella delle valutazioni di seduta / riposo solitamente eseguite. Riteniamo che il completamento con successo e l'uso diffuso di questo protocollo possano portare a una maggiore comprensione degli aspetti neurofisiologici del controllo motorio posturale e della deambulazione post-ictus e degli effetti della neuroriabilitazione.

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Protocollo

Tutte le procedure sono state approvate dall'Institutional Review Board presso la Medical University of South Carolina e conformi alla Dichiarazione di Helsinki.

1. Reclutamento dei partecipanti

  1. Recluta individui post-ictus dal database locale. Per questo esperimento, 16 persone sono state reclutate da un database di reclutamento elettronico locale. In alcuni casi, i partecipanti sono stati reclutati specificamente perché non avevano risposto alla TMS a riposo in studi precedenti condotti dal nostro gruppo di ricerca.
    1. Utilizzare i seguenti criteri di inclusione per questa indagine: maschi e femmine di età compresa tra 18-85 anni, almeno 6 mesi dopo l'ictus, paresi residua degli arti inferiori e in grado di stare in piedi 10 minuti senza un dispositivo di assistenza.
    2. Escludere i partecipanti se avevano una storia di convulsioni, hanno assunto farmaci da prescrizione che hanno abbassato le soglie convulsive, hanno avuto una storia di lesioni cerebrali e / o altre malattie del sistema nervoso centrale, hanno impiantato dispositivi o oggetti metallici nella loro testa, o avevano gravi artriti o condizioni ortopediche che limitano la loro gamma passiva di movimento.
      NOTA: i dati demografici dei partecipanti si trovano nella Tabella 1.
ID studioEtàMesi
post Corsa		SessoRazzaTipo di corsaInfarto
Emisfero		Altezza
(cm)		Peso
(kg)		Velocità di camminata autoselezionata (m/s)Camminare
Aiuto
16728.7MCEmorragia intracerebraleA destra18074.80.61Nessuno
28455.8FCIschemicoA destra16568.00.94Nessuno
356262.7FCEmorragia subaracnoideaA sinistra15259.01.29Nessuno
467141.8MCEmorragia intracerebraleA destra18072.60.27Canna / AFO
64821.6MCEmorragia intracerebraleA destra17061.20.83Nessuno
75893.9MCIschemica acutaA sinistra168112.50.77Quad Cane / AFO
87155.3FAAIschemica acutaA sinistra17068.01.05Nessuno
9*6523.7MCIschemica acutaA destra17884.8-Ginocchiera
107026.6MCIschemica acutaA sinistra17378.90.81Nessuno
127010.0MCIschemica acutaA sinistra17086.21.11Nessuno
136580.6MCIschemica acutaA destra185139.70.93Canna / Stampella
147983.0MCIschemica acutaA destra17588.50.48Bastone
155154.4MAAIschemica acutaA sinistra17890.71.35Nessuno
176518.5MCIschemica acutaA destra17074.80.28Bastone
186348.8FAAIschemica acutaA destra17083.91.12Nessuno
195825.9MCIschemica acutaAmbedue18388.51.10Nessuno
* Partecipante rimosso dall'analisi dei dati a causa dell'incapacità di completare le valutazioni richieste
AFO = ortore plantare della caviglia

Tabella 1: Dati demografici dei partecipanti.

  1. Stabilire un primo contatto con i partecipanti via telefono e spiegare brevemente le procedure di test. Invita le persone interessate al laboratorio.
    1. All'arrivo alla struttura di ricerca, chiedi a un membro dello staff di ricerca di spiegare completamente il protocollo sperimentale ai potenziali partecipanti.
    2. Quando un potenziale partecipante conferma la propria volontà di partecipare allo studio, ottenere il consenso informato scritto approvato dal comitato di revisione istituzionale locale.

2. Sistema di guida dell'immagine e configurazione dei partecipanti

  1. Utilizzare un software di guida delle immagini per garantire un'erogazione coerente degli impulsi TMS durante la valutazione.
    1. Avviare un nuovo progetto utilizzando il modello di testa MNI nativo del sistema di guida dell'immagine. Aprire il software e selezionare Nuovo progetto MNI Head.
    2. Nella finestra pop-up, fare clic sulla scheda Destinazioni e quindi fare clic su Configura destinazioni. Determinare la posizione del cuoio capelluto direttamente superiore al giro pre-centrale e 0,5 cm laterale alla linea medio-mediale.
    3. Una volta identificata visivamente la posizione, aggiungere una nuova griglia rettangolare facendo clic su Nuovoe quindi su Griglia rettangolare. La griglia dovrebbe apparire sullo schermo e la riga mediale dovrebbe essere laterale di 0,5 cm rispetto alla linea medio-mediatale.
    4. Ridimensionare la griglia digitando 3 e 5 nelle caselle delle dimensioni della griglia. Impostare la spaziatura della griglia su 10 x 10 mm digitando nelle caselle di spaziatura della griglia. Selezionare lo strumento cursoree quindi spostare il cursore sull'immagine del cuoio capelluto.
    5. Tieni premuto il pulsante del mouse per ruotare l'immagine del cuoio capelluto per assicurarti che tutti i punti della griglia tocchino la pelle. Se i punti della griglia non si trovano sul cuoio capelluto, regolare la curvatura della griglia spostando il cursore di curvatura.
    6. Ripeti queste procedure per posizionare un'altra griglia 3 x 5 sull'emisfero opposto.
      NOTA: Questo può essere eseguito prima dell'arruolamento di un partecipante nello studio e dell'arrivo in laboratorio. Inoltre, l'immagine anatomica pesata T1 di un partecipante può essere utilizzata, se disponibile. Dettagli specifici sull'uso della risonanza magnetica anatomica per la navigazione possono essere trovati nell'articolo16precedentemente pubblicato .
  2. Avviare una nuova sessione all'interno del software di guida dell'immagine selezionando la scheda Sessioni una volta aperto il software.
    1. Fare clic su Nuovoe quindi su Sessione online. Nella finestra successiva, selezionare le due griglie create nella sezione precedente (sezione 2.1) facendo clic su di esse, quindi fare clic su Aggiungi.
    2. Nella scheda IOBox, in Opzioni trigger TTL seleziona la casella accanto a Usa interruttore (Switch In) e inserisci 0 ms nella casella Dead Time. Fai clic sul pulsante Avanti in alto. Assicurarsi visivamente che la fotocamera del sistema di guida dell'immagine sia attiva.
  3. Inizia la registrazione dei partecipanti posizionando il tracker del soggetto, fornito con il sistema di guida dell'immagine, attorno alla fronte del partecipante.
    1. Regolare manualmente la fotocamera per assicurarsi che il tracker dei partecipanti si trovi al centro del campo visivo della telecamera. Quindi, fai clic sulla scheda Registrazione nella parte superiore del software.
    2. Posiziona il puntatore/marcatore del sistema di guida dell'immagine sui punti di riferimento della registrazione: nasion e i punti periauricolari destro e sinistro. Quando il puntatore viene posizionato sullo skin, fare clic sul pulsante Avanti per registrare le posizioni della pelle del partecipante al software di guida dell'immagine.
    3. Dopo aver acquisito i punti di riferimento della registrazione, fare clic sulla scheda Ridimensionamento nella parte superiore della finestra del software. Posiziona il puntatore nelle posizioni più a destra, più a sinistra, più in alto, più in alto e più indietro del cuoio capelluto del partecipante.
    4. Fare clic sul pulsante Avanti in ogni posizione per ridimensionare il sistema di guida dell'immagine alla testa del partecipante. Al termine del ridimensionamento, fai clic sulla scheda Esegui nella parte superiore del software. Il sistema di guida delle immagini è ora pronto.

3. Preparazione e configurazione dell'elettromiografia superficiale

  1. Preparare i muscoli tibiali anteriori (TA) e solei (SOL) dei partecipanti per elettrodi di elettromiografia superficiale (sEMG). Per preparare la pelle per sEMG, pulire l'area con tamponi alcolici e, se necessario, rimuovere eventuali peli con un rasoio di sicurezza monouso. Posizionare gli elettrodi in gel monouso sEMG secondo le linee guida SENIAM17.
    NOTA: il posizionamento del sensore per l'AT è 1/3 della discesa sulla linea tra la punta del perone e la punta del malleolo mediale. Per il SOL, posizionare il sensore 2/3 della linea tra il condilo mediale del femore e il malleolo mediale.
  2. Una volta collegati gli elettrodi, ispezionare visivamente il segnale per verificarne la qualità. Quindi, procedere ad avvolgere i gambi con una benda elastica per ridurre al minimo qualsiasi movimento degli elettrodi e l'artefatto risultante durante il test.
    NOTA: Registrare segnali sEMG a 5000 Hz in una finestra di 0,5 s a partire da 0,1 s prima dell'erogazione degli impulsi TMS. L'esatta frequenza di campionamento e la quantità di dati raccolti dipenderanno dall'hardware e dal software utilizzati per registrare la risposta sEMG alla TMS. Per i dettagli sulla creazione di registrazioni e analisi EMG vedi Tankisi et al.18.

4. Piastra di forza e configurazione di sicurezza del partecipante

  1. Apri il software di raccolta dati e inizia una nuova prova per calibrare la piastra di forza dual-top.
    1. Fare clic su Start e iniziare una versione di prova di FP Zero. Raccogliere 3-5 s di dati senza carico sulla piastra di forza, quindi fare clic su Stop.
    2. Una volta calibrata la piastra di forza, il partecipante è stato registrato al sistema di guida dell'immagine (sezione 2.2) e gli elettrodi sEMG sono stati posizionati e testati per la qualità del segnale (sezione 3), istruendo il partecipante a stare in piedi e montandoli con un'imbracatura di sicurezza.
    3. Chiedi al partecipante di salire sulla piastra di forza e standardizzare il posizionamento del piede con nastro adesivo pre-applicato alla piastra di forza per indicare la posizione principale del piede e i bordi mediali dei piedi a distanze uguali dalla linea mediana.
    4. Attaccare l'imbracatura di sicurezza del partecipante al supporto del soffitto. Posiziona un rollator, o un dispositivo simile, attorno alla piastra di forza per fornire ai partecipanti qualcosa con cui stabilizzarsi durante il test, se necessario.
      NOTA: Assicurarsi che durante tutte le procedure TMS in piedi i partecipanti siano fissati al soffitto tramite un'imbracatura di sicurezza per evitare una caduta.
  2. Misura e raccogli il peso del partecipante mentre si trova sulla piastra di forza facendo clic su Avvia e selezionando una prova statica FP. Registra 2-5 s di dati e fai clic su Stop per terminare la prova.
    1. Quando si è in piedi sulle piastre di forza, assicurarsi che il software di raccolta dati visualizzi due grafici a barre che rappresentano il peso / forza sotto ciascuno dei piedi del partecipante (Figura 1A). Quando il partecipante sposta il proprio peso su un lato, i grafici a barre cambieranno in altezza (Figura 1B).
    2. Se un partecipante scarica il peso sulle gambe sulle braccia, assicurarsi che la visualizzazione del grafico a barre cambi colore (Figura 1C). Dopo che un partecipante si sente a proprio agio in piedi con lo stesso peso distribuito tra le gambe, può iniziare la misurazione della CMR.

figure-protocol-1
Figura 1: Immagine rappresentativa del feedback visivo fornito ai partecipanti durante la valutazione TMS in piedi. (A) mostra il feedback visivo dato ai partecipanti mentre erano in piedi con il loro peso equamente distribuito tra le gambe paretiche e non pareti. Le barre verticali rappresentano la quantità di forza misurata da ciascuna delle aree della piastra di forza. Le linee orizzontali solide rappresentano l'intervallo di forza verticale misurato per garantire il carico del peso corporeo sugli arti inferiori e non attraverso le braccia se i partecipanti avevano bisogno di stabilizzarsi con il supporto della mano fornito. Se il peso corporeo del partecipante è stato spostato su un lato più del 5%, le barre verticali hanno cambiato colore per informare il partecipante di inclinarsi verso il lato che è stato scaricato, come mostrato nella (B). Se il partecipante caricasse/scaricasse più di +/- 5% del proprio peso corporeo dalle gambe, il colore dello schermo di sfondo cambierebbe come mostrato nella (C). Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

5. Valutazione della risposta corticomotoria in piedi

  1. Iniziare le valutazioni neurofisiologiche identificando un'intensità dello stimolatore che produce potenziali evocati motori coerenti (MEP), cioè ampiezza del segnale EMG > 50 μV e / o un periodo corticosilento visibile nei muscoli attivi, nel TA target e nel muscolo SOL.
    NOTA: utilizzare una bobina a doppio cono per erogare tutti gli impulsi TMS con la corrente che si muove attraverso la bobina in una direzione anteriore-posteriore. Applicare gli impulsi TMS solo quando il partecipante mantiene un'equa distribuzione del peso tra le gambe paretiche e non paretiche, come indicato dai grafici a retroazione visiva/a barre menzionati nella sezione precedente (sezione 4.2).
    1. Testare prima l'arto paretico applicando impulsi TMS all'emisfero lesionato. Iniziare impostando il livello di potenza dello stimolatore TMS al 50% di uscita massima dello stimolatore (%MSO) ruotando la manopola di controllo dell'uscita. Applicare un singolo impulso al 50% di MSO sul punto centrale della griglia situato appena lateralmente alla fessura longitudinale premendo il pulsante di attivazione sullo stimolatore. Applicare 2-3 impulsi con un intervallo interstimolo di 5-10 s.
      NOTA: se un partecipante mostra una risposta al 50% di MSO, passare alla sezione 5.2 e iniziare l'identificazione dell'hotspot.
    2. Se le risposte non sono visibili nel TA e nel SOL, aumentare la potenza dello stimolatore del 10% MSO ruotando la manopola di controllo dell'uscita ed erogare 2-3 impulsi TMS come nel passaggio 5.1.1.
    3. Se non si osservano risposte dopo aver aumentato lo stimolatore al 60% di MSO, aumentare nuovamente la potenza del 10% di MSO. Se nessun eurodeputato viene suscitato al 70% di MSO, selezionare in modo casuale diversi punti della griglia e applicare impulsi TMS per determinare se esiste una risposta all'impostazione di potenza corrente.
    4. Se non vengono registrate risposte in nessun punto della griglia all'attuale MSO del 70%, tornare al punto di rete target iniziale, continuare ad aumentare la potenza dello stimolatore con incrementi del 10% MSO e applicare 2-3 stimolazioni come descritto in precedenza.
      NOTA: Ripetere questo processo fino a quando non vengono registrate risposte affidabili dai muscoli bersaglio o fino a quando non viene determinato che il partecipante non ha alcuna risposta alla TMS. Non tutti i partecipanti produrranno una risposta misurabile alla TMS.
  2. Una volta identificata la potenza dello stimolatore che produce una risposta coerente, iniziare a identificare l'hotspot, cioè la posizione del cuoio capelluto che produce la maggiore risposta agli impulsi TMS applicati.
    1. Avviare una nuova versione di prova dell'hotspot facendo clic su Start e selezionando Hotspot. Applicare una stimolazione a impulso singolo a ciascuno dei 15 punti della griglia al livello di potenza soprasoglia identificato nei passaggi precedenti. Utilizzando il sistema di guida dell'immagine, spostate la bobina sul primo punto della griglia.
    2. Una volta che la bobina è nella posizione corretta, applicare l'impulso TMS premendo il pulsante di attivazione sull'unità stimolatore. Quindi, spostare la bobina nella posizione della griglia successiva e applicare un altro singolo impulso TMS. Continuare fino a quando non è stata applicata una singola stimolazione a ciascun punto della griglia e fare clic su Stop per terminare la prova.
    3. Esaminare le ampiezze dei segnali sEMG registrati in ciascun punto della griglia. Identificare visivamente i punti della griglia con la più grande ampiezza MEP, registrata nei segnali sEMG, per ciascuno dei muscoli bersaglio. Le posizioni della griglia con le maggiori ampiezze MEP sono gli hotspot e saranno utilizzate per misurare la risposta corticomotoria nelle sezioni seguenti.
      NOTA: in alcune occasioni, una singola posizione di griglia può fornire le maggiori ampiezze mep sia per l'AT che per il SOL. In questi casi, determinare le soglie motorie per ciascun muscolo separatamente.
  3. Successivamente, determinare la soglia motoria del muscolo mirato utilizzando una semplice stima adattiva dei parametri mediante test sequenziale (PEST)19,20.
    1. Aprire il programma PEST e impostare l'intensità iniziale dello stimolatore sul valore di soprassoglia utilizzato per identificare l'hotspot digitando il valore nella casella.
    2. Iniziare una nuova versione di prova di PEST facendo clic sulla scheda Start nel software di raccolta dati e selezionare PEST.
    3. Applicare un singolo impulso TMS all'hotspot del muscolo bersaglio identificato all'intensità %MSO iniziale visualizzata nel programma PEST. Indicare nel programma PEST che è stata osservata una risposta nel segnale sEMG del muscolo digitando y o n. Il programma PEST calcolerà automaticamente l'intensità di stimolazione successiva.
    4. Regolare il livello di potenza dello stimolatore in modo che corrisponda al programma PEST e applicare un altro singolo impulso TMS. Continuare questo processo fino a quando il programma PEST determina la soglia motoria, indicata da un cambiamento di colore dell'intensità della stimolazione, e terminare la prova di raccolta dati facendo clic sulla scheda Stop.
      NOTA: La procedura PEST utilizza un programma disponibile gratuitamente che indica quanta potenza dello stimolatore utilizzare con impulsi successivi. Uno dei programmi PEST può essere trovato qui: (https://www.clinicalresearcher.org/software.htm).
  4. Dopo aver identificato l'hotspot del muscolo bersaglio e la soglia motoria, iniziare la valutazione CMR. Impostare l'intensità dello stimolatore al 120% della soglia motoria determinata.
    1. Avviare una nuova versione di prova nel software di raccolta dati facendo clic sulla scheda Start e selezionare una versione di prova MEP. Posiziona la bobina sull'hotspot del muscolo e applica 10-20 stimolazioni a impulso singolo.
    2. Consentire 5-10 s tra ogni stimolazione. Registrare le risposte sEMG evocate per l'analisi off-line. Consentire al partecipante di riposare ad libitum e per un tempo sufficiente tra le procedure di test per ridurre la probabilità che il partecipante sviluppi affaticamento, che potrebbe influire sui risultati.
    3. Fare clic sulla scheda Stop dopo aver registrato i deputati per terminare la prova.
      NOTA: Il ricercatore che maneggia la bobina TMS dovrebbe assicurarsi che i partecipanti abbiano la stessa distribuzione del peso sotto ogni gamba immediatamente prima di applicare qualsiasi impulso TMS. Se lo sperimentatore ritiene che la stimolazione sia stata applicata mentre il peso del partecipante non era equamente distribuito, eseguire una stimolazione aggiuntiva ed escludere lo studio precedente dall'analisi futura. Testare i muscoli non paretici immediatamente dopo i muscoli paretici. La Figura 2 mostra la configurazione sperimentale durante la valutazione TMS in piedi.

figure-protocol-2
Figura 2: Immagine scattata durante la misurazione della risposta corticomotoria (CMR) in posizione eretta. Il sistema di guida delle immagini e l'attività sEMG raccolta vengono visualizzati al personale di ricerca durante la raccolta dei dati, come mostrato sui monitor situati sul lato sinistro dell'immagine. Il feedback visivo della distribuzione del peso è stato fornito davanti e leggermente a destra dei partecipanti. I partecipanti indossavano un'imbracatura di sicurezza che era attaccata al soffitto per evitare cadute mentre erano in piedi sulla piastra di forza a doppia punta. Il supporto per le braccia dei partecipanti è stato fornito per aiutare i partecipanti a stabilizzarsi dopo l'applicazione degli impulsi TMS. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

6. Valutazione della risposta corticomotoria seduta

  1. Dopo il completamento della valutazione TMS in piedi, rimisurare le soglie motorie e la CMR in posizione di riposo/ seduta.
    1. Utilizzare le stesse procedure descritte in precedenza (paragrafi 5.2-5.4). L'unico cambiamento è che il partecipante dovrebbe essere seduto su una sedia con le gambe sostenute e i muscoli rilassati.
    2. Utilizzare gli stessi punti caldi individuati durante la valutazione in piedi (punto 5.2) in posizione seduta. Eseguire il test neurofisiologico nello stesso modo utilizzato in posizione eretta, ad eccezione dell'utilizzo di un'intensità di stimolazione del 120% della soglia motoria di riposo / seduta.
      NOTA: potrebbe essere necessario eseguire ulteriori test utilizzando una potenza dello stimolatore precedentemente determinata. Ad esempio, se vengono eseguiti confronti tra l'ampiezza del MEP in diverse posizioni posturali, potrebbe essere necessario utilizzare una potenza dello stimolatore assoluto simile. Ciò dipenderà dalla domanda di ricerca in questione e dovrebbe essere identificato durante la progettazione dello studio.

7. Approccio statistico

  1. Per testare l'ipotesi che stare in piedi porterebbe ad una maggiore probabilità di evocare risposte misurabili costruire una tabella 2 x 2 e testare le proporzioni usando il Test21di McNemar .
  2. Per confrontare i livelli di potenza delle soglie motorie, utilizzare un t-testaccoppiato sui partecipanti che hanno avuto risposte misurabili in entrambe le posizioni. Determinare il significato con un alfa = 0,05.

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Risultati

Un partecipante è stato rimosso dall'analisi a causa dell'incapacità di tollerare la procedura TMS in piedi a causa del dolore al ginocchio preesistente e di una ferita diabetica ricevuta prima del loro arrivo al laboratorio di ricerca, lasciando una dimensione finale del campione di 15. La ferita diabetica era direttamente sopra il TA e precludeva qualsiasi misura sEMG di questo muscolo. Non ci sono stati eventi avversi importanti segnalati agli investigatori durante le procedure TMS sedute o in piedi. Sono stati segnal...

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Discussione

Il protocollo sperimentale è stato ben tollerato dalla maggior parte dei partecipanti. Un individuo non è stato in grado di completare la valutazione TMS in piedi a causa di ulcere da decubito preesistenti secondarie a complicanze diabetiche e problemi ortopedici che coinvolgono dolore al ginocchio preesistente. La quantità di carico/scarico del peso corporeo dalle gambe era minima. Tuttavia, c'era, in media, una forza verso il basso leggermente maggiore misurata durante l'applicazione degli impulsi TMS. Ciò è probabilme...

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Dichiarazioni

Gli autori dichiarano di non avere conflitti di interesse reali o percepiti relativi all'opera riportata.

Ringraziamenti

Gli autori desiderano ringraziare Brian Cence e Alyssa Chestnut per i loro contributi al reclutamento dei partecipanti e alla raccolta dei dati.

Il finanziamento per questo progetto è stato fornito in parte da un Technical Development Award del NIH National Center for Neuromodulation for Rehabilitation (NM4R) (HD086844) e dal Veteran's Affairs Rehabilitation Research and Development Career Development Award 1 (RX003126) e dal Merit Award (RX002665).

Il contenuto di questo rapporto non rappresenta le opinioni del Dipartimento degli affari dei veterani degli Stati Uniti, del National Institutes of Health degli Stati Uniti o del governo degli Stati Uniti.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Software di acquisizione datiMathWorksMatLabIl programma di raccolta dati personalizzato è stato scritto in Matlab. Tuttavia, è possibile utilizzare altri fornitori di software/hardware (ad es. National Instruments, AD Instruments, CED Spike2 o Signal)
Bobina a doppio conoMagstimD110Bobina a doppio cono per l'erogazione di impulsi TMS
Doppia piastra di forzaAdvanced Mechanical Technology Inc (AMTI)Accusway a doppia sommitàutilizzata per misurare la distribuzione di forza/peso sotto ciascuna gamba in modo indipendente.
Dual-pulse TMSMagstimBistim 200Collega due unità Magstim 200 insieme per applicazioni a doppio impulso
Preamplificatori EMGMotion Labs IncMA-422per elettrodi di superficie monouso
EMGMotion Labs IncMA400Sistema EMG per la raccolta dati
Sistema di neuronavigazioneRogue ResearchBrainsightSoftware e hardware utilizzati per garantire il posizionamento/erogazione coerente delle stimolazioni magnetiche. La marcatura della posizione di stimolazione sulla testa di un partecipante o su una cuffia da doccia può essere utilizzata anche in assenza di software di neuronavigazione.
Database di reclutamentoN/AN/ADatabase elettronico che include i nomi delle possibili persone idonee per i tuoi studi.
Unità TMS (x2)MagstimMagstim 200Fornisce impulsi TMS
Piastra di forza Sistema

Riferimenti

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