脳卒中1週間以内のコルチコ脊柱管の機能状態の判定
2020年2月22日
このプロトコルは、脳卒中の1週間以内にコルチコ脊髄管機能を評価するためのものである。これは、上肢の運動回復と転帰を改善するために設計された介入の試験および脳卒中の3ヶ月後に上肢の機能的転帰を予測するための臨床現場で患者を選択し、階層化するために使用することができる。
このプロトコルは、急性の病院の設定で脳卒中の数日以内に患者のコルチコ脊柱機能をテストするために使用することができます。コルチコ脊柱管機能は、上肢回復の重要な予測変数です。このテストの結果は、リハビリテーション目標を設定し、リハビリテーション試験のための患者を選択するのに役立ちます。
このプロトコルは、脳卒中後の上肢の結果を予測するPREP2アルゴリズムの一部です。これらの予測は、臨床医が上肢療法をパーソナライズし、患者の期待を管理することを可能にする。この処置のデモンストレーションは、脳卒中患者の役割を果たすエマ・モニガッティとベン・スクリブナー、理学療法士、ジム・スティニア(神経科学者)です。
患者のSAFEスコアを評価するには、背中を完全に支持し、直立し、パレティックアームを肘を延長して横に置きます。肩の外れを示し、患者に腕を横に持ち上げて耳に向かって上に持ち上げるように頼む。医学研究顧問の成績を使用して、肩の拉致強度を獲得します。
グレード4または5を採点するには、患者の腕の上に肘に近い手を置き、抵抗を適用します。次に、指を完全に曲げて前腕を突き出し、手首の下でサポートを提供します。指の伸張を実証し、患者に指をまっすぐにしてもらいます。
医学研究の弁護士の成績を使用して、グレード4または5を採点するために、運動全体を通してメタカルポパランジアル関節に遠位指のドーサムに抵抗を適用する。3 本の指のスコアが同じ場合は、このスコアを使用します。2 本の指のスコアが他の 2 本の指よりも低い場合は、下のスコアを使用します。
その後、10のSAFEスコアのために一緒に肩の拉致と指の延長のためのグレードを追加します。TMSの場合は、まずベッドの周りから家具を取り外し、ベッドを壁から離します。TMS ユニットをベッドの頭の向かい側に置き、画面を容易に観察できるように TMS ユニットを角度にします。
EMG電極の配置を可能にするために手首を覆う項目を含む、患者のパレティックアームを覆う衣類を取り除きます。前腕が突起し、肘から手に完全に支えられている枕の上にパレティックアームを置き、Paretic前腕を触診してECR筋肉の筋肉腹を見つけます。筋肉腹上の2つの表面EMG電極の位置を特定し、IVカニューレやドレッシングの位置などの要因を可能にし、アルコールスキンクレンジングワイプを使用して各電極部位の皮膚をきれいにします。
各部位を剃って髪を取り除き、両方の部位で肌を軽く塗ります。その後、各部位に自己接着使い捨て可能な記録電極をしっかりと塗布します。次に、FDI筋肉の電極部位を見つけ、FDI筋肉腹に1つの電極を配置し、手のドーサムに1つの電極を配置できるように実証したように、部位で皮膚を準備します。
その後、腕の周りに参照電極ストラップを肘のすぐ近くに置きます。電極が設置されたら、ベッドレールを下げ、患者を可能な限り高く上に移動させ、非パレティック側のベッドの端に向かって移動させます。安全のためにベッドレールをバックアップし、可能であればベッドからヘッドボードを取り外します。
コイルの位置を妨げる可能性のあるベッドに取り付けられた未使用のIVポールを取り外し、ベッドの頭をできるだけ高く上げます。可能であれば膝を上げて、検査中に患者がベッドを滑り落ちるのを防ぎ、患者の背中の後ろに枕を置いて、頭がベッドに接触することなく直立した座っている位置に患者を連れて来てください。パレティック前腕がプロネーションで、肘から手首までの枕で完全に支えられていることを確認し、TMSコイルを患者の頭に対して保持して、適切なTMSコイルアクセスを確認します。
患者が位置を決めるとき、患者とEMGユニットの間にケーブルを接続し、EGM信号が電気的な騒音から解放されることを確認します。TMSの配信の場合は、患者に頭をじっとして目を開いたまままっすぐ前を見るように指示します。脳卒中の一次運動皮質の上に位置するコイルの中心を持つ非パレティック側の患者の頭に対してコイルを保持させる一人の人は、インターアウラルラインの頂点から約4センチメートル横向きに影響を与えた半球の一次運動皮質の上に配置します。
ハンドルを後方に向けて中間座角平面を後方に向けて、下層の組織の前電流に対する後流を生成し、コイルホルダーの快適さのためにベッドの高さを調整します。TMS セッションを通して、患者の快適さを監視する 2 人目のユーザーを使用します。30%最大刺激器出力の刺激強度で始まり、各強度と頭皮の位置で3〜5回の刺激で10%出力ステップで強度を増加させます。
コイルを前方向、後方、内側、および横方向の1センチメートルのステップで体系的に移動し、記録された筋肉でMEPを生成するのに最適な位置を見つけます。コイル回転に対する調整も少し必要です。刺激強度を上げ続け、MEPが一方または両方の筋肉で一貫して観察されるか、または100%の最大刺激装置出力に達するまで、コイルを動かします。
MEPが観察されずに100%の最大刺激器出力に達した場合、患者に両腕で枕を胸に抱きしめて、パレティック上肢を活性化させ、MEPを引き出す可能性を高めるように依頼する。遠位上肢活動を行っていない患者の場合、患者は肩ガードルを上昇させ、引き込む。任意の振幅のMEPが休息時または自発的な円滑化中に少なくとも5つの刺激に対する一貫した待ち時間と応答で観察される場合、患者をMEP陽性として分類する。
FDI の待機時間は通常 20 ~ 30 ミリ秒ですが、ECR の待機時間は通常 15 ~ 25 ミリ秒です。MEP はピークからピークへの振幅を超える必要はありません。MEPが安静時または自発的な円滑化を試みている間に100%最大刺激器出力で引き出すことができない場合、患者をMEP陰性として分類する。
この代表的な患者は、この患者がFDI筋肉に小さなMEPを持ち、ECR筋肉にMEPを持っていなかった間、パレティックFDIおよびECR筋肉にMEPを持っていた。この患者は、安静時または活発な二国間円滑化を試みる際に、100%最大刺激器出力でMEPを有していなかった。この患者は、ECR筋肉の痕跡の刺激アーティファクトの細長い尾を有するFDI筋肉にMEPを有していなかった。
いずれかの筋肉の待機時間ウィンドウ中にこのアーティファクトが存在する場合、MEP の識別が困難になる場合があります。この患者は、この患者がECRでのみMEPを持っていた間、FDIトレースの電気的雑音にもかかわらず明確に識別可能な両方の筋肉のMEPを持っていた。SAFEが脳卒中後3日で5未満の場合、TMSが必要であり、脳卒中後7日以内に完了する必要があります。
SAFEスコアとTMSはコルチコ脊柱管機能を評価し、PREP2アルゴリズムで組み合わせて脳卒中後3ヶ月で上肢の結果を予測することができます。この方法は上肢リハビリテーション目標のパーソナライゼーションおよび上肢リハビリテーション試験の患者の選択を可能にする。
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概要
このプロトコルは、脳卒中発症後1週間以内に脳卒中患者の皮質脊髄路機能を評価する方法を記述しています。リハビリテーション試験において患者を層別化し、脳卒後3ヶ月の上肢回復結果を予測することを目的としています。
主要な研究構成要素
科学の分野
- 神経科学
- リハビリテーション
- 脳卒中回復
背景
- 皮質脊髄路機能は脳卒後上肢回復の予測に重要です。
- この機能を評価することでリハビリテーション目標の設定に役立ちます。
- 結果はリハビリテーション試験への患者選択に情報を提供します。
- このプロトコルは上肢結果を予測するPREP2アルゴリズムの一部です。
研究の目的
- 脳卒後間もなく皮質脊髄路機能を評価すること。
- 個々の予測に基づいて上肢療法をパーソナライズすること。
- 回復結果に関する患者の期待を管理すること。
使用される方法
- 研究では、肩の挙上と指の伸展の強さを評価するアセスメントプロトコルを使用しています。
- データ収集には筋電図（EMG）と経頭蓋磁気刺激（TMS）が使用されています。
- 主要なタイムラインには脳卒後数日以内に行われた評価が含まれます。
- 参加者のスコアを使用して上肢回復の可能性を評価するSAFEスコアを計算します。
主な結果
- このプロトコルは特定のスコアを通じて上肢の運動回復を効果的に予測します。
- TMSの陽性反応は麻痺側腕の機能能力と相関しています。
- 皮質脊髄路の回復可能性を理解することはリハビリテーション戦略にとって重要です。
結論
- この研究は脳卒中が上肢機能に与える影響を評価する明確な方法を示しています。
- アセスメント結果からの知見により、パーソナライズされたリハビリテーションを強化できます。
- 得られた洞察はより良い回復モデルを促進し、臨床実践に情報を提供する可能性があります。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Early assessment of corticospinal tract function enables biopharma R&D teams to stratify stroke patients in clinical trials based on neurophysiological biomarkers, improving trial enrichment and reducing variability in upper limb recovery outcomes. Integrating SAFE scoring and TMS within the first week post-stroke supports go/no-go decisions for neurorehabilitation interventions by providing predictive confidence in mechanistic target engagement. This approach aligns with precision medicine initiatives in CNS drug development by linking early biological signals to functional recovery predictions at 3 months.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of corticospinal tract integrity as a mechanistic biomarker for upper limb motor pathway recovery after stroke.
- Operational Value: Provides a quantifiable neurophysiological readout (MEP presence/absence) to de-risk targets involved in motor pathway modulation.
- Scientific Value: Supports target validation by correlating corticospinal excitability with potential for functional recovery, reducing false positives in preclinical-to-clinical translation.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates standardized, quantitative SAFE scores (0-10) and binary MEP outcomes to enable consistent patient stratification across trial sites.
- Operational Value: Establishes a reproducible protocol for assessing corticospinal function within 7 days of stroke, suitable for multi-center trial implementation.
- Scientific Value: Produces measurable electrophysiological and strength-based outputs that can serve as pharmacodynamic markers for CNS-active compounds.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Bridges preclinical models of stroke recovery to human outcomes by validating corticospinal tract function as a translationally relevant biomarker.
- Operational Value: Informs preclinical study design by identifying which models best recapitulate human corticospinal recovery patterns post-intervention.
- Scientific Value: Enables risk-adjusted advancement decisions by linking early biomarker status to 3-month functional predictions via the PREP2 algorithm.
Pipeline & Workflow Integration
The protocol fits within the early discovery continuum, where biological target validation precedes lead identification, by providing a human-relevant assay for corticospinal pathway integrity that can inform target selection and mechanistic de-risking before significant investment.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of whether a therapeutic agent modulates corticospinal tract excitability or structural integrity in stroke models.
- Screening: Delivers assay-ready, standardized outputs (SAFE score, MEP latency/amplitude) that enable reliable comparison of intervention effects on motor pathway function.
- Analytics: Generates stratifiable biomarker data (SAFE <5 triggers TMS; MEP+/- classification) to enrich trial populations and reduce noise in efficacy signals.
- Translational Research: Connects early neurophysiological assessments to clinically meaningful upper limb recovery predictions at 3 months, supporting translational continuity.
- Enterprise Reuse: Represents a standardized biomarker qualification platform applicable across multiple neurorehabilitation or neuroprotective programs targeting motor recovery.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target mechanism by linking corticospinal tract status to functional recovery, reducing biological false positives.
- Operational Value: Enhances reproducibility and standardization of patient stratification in multi-site stroke recovery trials.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling early go/no-go decisions based on biomarker-defined patient likelihood of response.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted portfolio prioritization by identifying interventions with higher probability of demonstrating meaningful upper limb recovery in biomarker-selected populations.
Implementation Considerations
- Requires expertise in neurophysiology, TMS operation, EMG signal acquisition, and neurological motor assessment.
- Depends on access to TMS equipment, EMG amplifiers, stimulus isolation units, and trained personnel for coil positioning and MEP detection.
- Necessitates standardized training across sites to ensure consistent SAFE scoring, electrode placement, and TMS dosing protocols.
- Must account for variability in patient arousal, medication effects, and lesion location that may influence MEP detectability.
- Limited to patients with sufficient arousal and cooperation to follow motor commands during strength testing and TMS sessions.
