Staande neurofysiologische beoordeling van de spieren van de onderste ledematen na een beroerte
26 juli 2021
Dit protocol beschrijft het proces voor het uitvoeren van een neurofysiologische beoordeling van de spieren van de onderste ledematen, tibialis anterior en soleus, in een staande positie met behulp van TMS bij mensen na een beroerte. Deze positie biedt een grotere kans op het uitlokken van een TMS-respons na een beroerte en maakt het gebruik van verminderde stimulatorkracht mogelijk tijdens neurofysiologische beoordelingen.
Dit protocol maakt de neurofysiologische beoordeling van de corticospinale tractus van de onderste extremiteit na een beroerte mogelijk wanneer gang en evenwicht van primair belang zijn. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het een verhoogde kans biedt om een motorisch opgeroepen potentieel op te wekken in een populatie waar veel individuen geen rustreactie vertonen. Deze methode kan worden gebruikt in elke neurologische populatie waar het onderzoeken van de neurofysiologie van het corticospinale kanaal van belang is, vooral omdat het betrekking heeft op gang en evenwicht.
Begin met het visueel inspecteren van de signaalkwaliteit zodra de elektroden zijn bevestigd. Wikkel vervolgens de schacht met een elastisch verband om elke beweging van de elektroden en het resulterende artefact tijdens het testen te minimaliseren. Open de software voor gegevensverzameling en start een nieuwe proef om de dubbele topkrachtplaat te kalibreren.
Klik op Start en begin een FP0-proefversie. Verzamel drie tot vijf seconden aan gegevens zonder belasting op de krachtplaat en klik vervolgens op stoppen. Zodra de krachtplaat is gekalibreerd, is de deelnemer geregistreerd bij het beeldgeleidingssysteem.
En de sEMG-elektroden zijn geplaatst en getest op de signaalkwaliteit en voorzien ze vervolgens van een veiligheidsharnas. Instrueer de deelnemer om op de krachtplaat te stappen en hun voetplaatsing te standaardiseren met afplaktape die vooraf op de krachtplaat is aangebracht om de voorste positie van de voet en de mediale randen van de voeten op gelijke afstand van de middellijn aan te geven. Bevestig het veiligheidsharnas van de deelnemer aan de plafondsteun.
Plaats een rollator of vergelijkbaar apparaat rond de krachtplaat om deelnemers iets te bieden om zichzelf te stabiliseren tijdens het testen, indien nodig. Meet en verzamel het gewicht van de deelnemer terwijl ze op de krachtplaat staan door op start te klikken en een statische FP-proef te selecteren. Neem twee tot vijf seconden aan gegevens op en klik op stoppen om de proefperiode te beëindigen.
En staand op de krachtplaten zorgen ervoor dat de software voor gegevensverzameling twee staafdiagrammen weergeeft, die het gewicht of de kracht onder elk van de voeten van de deelnemers vertegenwoordigen. Wanneer de deelnemer zijn gewicht naar één kant verschuift, veranderen de staafdiagrammen in hoogte. Als een deelnemer het gewicht op zijn benen naar zijn armen laadt, zorg er dan voor dat het weergegeven staafdiagram van kleur verandert.
Nadat een deelnemer comfortabel staat met gelijk gewicht verdeeld over zijn benen, kan het meten van de CMR beginnen. Begin de neurofysiologische beoordelingen door een stimulatorintensiteit te identificeren die consistente motorisch opgewekte potentialen of EP-leden produceert. Dat is EMG-signaalamplitude groter dan 50 microvolt in een zichtbare corticale stille periode in de actieve spieren in de doeltibialis anterieure en soleusspier.
Test eerst de periodieke ledemaat door transcraniële magnetische stimulatie of TMS-pulsen toe te passen op de hemisfeer van de laesie. Begin met het instellen van het TMS-stimulatorvermogensniveau op 50% maximale stimulatoruitgang of een percentage MSO door aan de uitgangsregelknop te draaien. Breng een enkele puls met 50% MSO aan op het middelste rasterpunt dat zich net lateraal aan de longitudinale spleet bevindt door op de triggerknop op de stimulator te drukken.
Toegepast twee tot drie pulsen met een interstimulusinterval van 5 tot 10 seconden. Als er geen reacties worden gezien in de tibialis anterior en soleus, verhoog dan het stimulatorvermogen met 10% MSO door aan de uitgangsregelknop te draaien en twee tot drie TMS-pulsen af te geven. Als er geen reacties worden gezien na het verhogen van de stimulator tot 60% MSO, verhoog dan opnieuw het vermogen met 10% MSO.
Als er geen ep-leden worden uitgelokt bij 70% MSO, selecteert u willekeurig verschillende rasterpunten en past u TMS-pulsen toe om te bepalen of er een respons is bij de huidige energie-instelling. Als er op geen enkel rasterpunt reacties worden geregistreerd met de huidige 70%MSO, keert u terug naar het oorspronkelijke doelrasterpunt. En blijf het stimulatorvermogen verhogen met stappen van 10% MSO en pas twee tot drie stimulaties toe zoals eerder beschreven.
Zodra het stimulatorvermogen dat een consistente respons produceert, is geïdentificeerd, begint u met het identificeren van de hotspot. Dat is de hoofdhuidlocatie die de grootste respons op de toegepaste TMS-pulsen produceert. Start een nieuwe proefversie van een hotspot door op start te klikken en hotspot te selecteren.
Pas een enkele pulsstimulatie toe op elk van de 15 rasterpunten op het superdrempelvermogensniveau dat in de vorige stappen is geïdentificeerd. Gebruik het beeldgeleidingssysteem om de spoel naar het eerste rasterpunt te verplaatsen. Zodra de spoel zich in de juiste positie bevindt, past u de TMS-puls toe door op de triggerknop op de stimulatoreenheid te drukken.
Verplaats vervolgens de spoel naar de volgende rasterlocatie en pas nog een enkele TMS-puls toe. Ga door totdat een enkele stimulatie is toegepast op elk rasterpunt en klik op stoppen om de proef te beëindigen. Onderzoek de amplitudes van de sEMG-signalen die op elk rasterpunt zijn geregistreerd.
Identificeer visueel de rasterpunten met de grootste MEP-amplitude die is geregistreerd in de sEMG-signalen voor elke beoogde spier. De rasterlocaties met de grootste MEP-amplitudes zijn de hotspots en zullen worden gebruikt om de corticomotorische respons te meten. Om vervolgens de motorische drempel van de beoogde spier te bepalen, gebruikt u de eenvoudige adaptieve parameterschatting door sequentiële tests of PEST.
Open het PEST-programma en stel de initiële stimulatorintensiteit in op de superdrempelwaarde die wordt gebruikt om de hotspot te identificeren door de waarde in het vak te typen. Begin een nieuwe PEST-proef door op het tabblad Start in de software voor gegevensverzameling te klikken en PEST te selecteren. Gebruik het initiële percentage MSO-intensiteit dat wordt weergegeven in het PEST-programma en pas een enkele TMS-puls toe op de geïdentificeerde hotspot van de doelspieren.
Geef in het PEST-programma aan dat een respons is waargenomen in het sEMG-signaal van de spieren door Y of N te typen. Pas het vermogensniveau van de stimulatoren aan het PEST-programma aan en pas nog een enkele TMS-puls toe. Ga door met dit proces totdat het PEST-programma de motorische drempel bepaalt, aangegeven door een verandering in kleur van de stimulatie-intensiteit.
En beëindig de proef met gegevensverzameling door op het tabblad Stoppen te klikken. Nadat de doelspierenhotspot en motorische drempel zijn geïdentificeerd, begint u met de CMR-evaluatie. Stel de intensiteit van de stimulator in op 120% van de vastgestelde motorische drempel.
Start een nieuwe proefversie en de software voor gegevensverzameling door op het tabblad Start te klikken en een MEP-proefversie te selecteren. Houd rekening met 5 tot 10 seconden tussen elke stimulatie. Noteer de opgeroepen sEMG-reacties voor offline analyse.
Laat de deelnemer ad libitum rusten en voldoende tijd tussen de testprocedures om de kans te verkleinen dat de deelnemer vermoeidheid ontwikkelt, wat de resultaten beïnvloedt. Klik op het tabblad Stoppen na het opnemen van de leden van het Europees Parlement om het proces te beëindigen. Motorische drempels werden gemeten in vier afzonderlijke spieren, voornamelijk de paretische en niet-paretische tibialis anterieure en soleusspieren.
Wanneer individuen meetbare motorische drempels in de zittende en staande posities kregen, bleken de gemeten drempels in de staande positie lager te zijn. Bij het toepassen van TMS-pulsen zorgen de deelnemer ervoor dat hij zijn gewicht gelijkmatig over zijn benen verdeelt. En dat hun gewicht niet van hun benen op de armen wordt losgelaten.
Naast tms-metingen met één puls kan gepaarde puls TMS in de staande positie worden uitgevoerd om de intracortische remming en facilitering van het corticospinale kanaal te beoordelen.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit protocol maakt een neurofysiologische beoordeling van het corticospinale tractus van de onderste extremiteit na een beroerte mogelijk, waarbij gang en balans de belangrijkste aandachtspunten zijn. De techniek verhoogt de waarschijnlijkheid om een motorisch opgewekt potentiaal op te wekken bij individuen die in rust mogelijk geen respons vertonen.
Belangrijkste componenten van de studie
Wetenschapsgebied
- Neurofysiologie
- Revalidatie na beroerte
- Motorische controle
Achtergrond
- De beoordeling van de spieren in de onderste extremiteiten is cruciaal voor het herstel na een beroerte.
- Transcraniale magnetische stimulatie (TMS) is een niet-invasieve methode die wordt gebruikt om de functie van het corticospinale traject te evalueren.
- Een staande positie tijdens de beoordeling verhoogt de responskans.
- Veel patiënten na een beroerte vertonen geen respons in rust, wat de beoordelingen bemoeilijkt.
Doel van de studie
- Om neurofysiologische reacties in de spieren van de onderste extremiteiten te evalueren.
- Om assessmentstechnieken voor patiënten na een beroerte te verbeteren.
- Om een beter begrip van loop- en balansproblemen te faciliteren.
Gebruikte methoden
- Visuele inspectie van de signaalkwaliteit na het bevestigen van de elektroden.
- Gebruik van elastische bandages om beweging van de elektroden te minimaliseren.
- Kalibratie van de dual top krachtplaat voor gegevensverzameling.
- Implementatie van TMS om motorisch geëvoceerde potentialen te beoordelen.
Belangrijkste resultaten
- Verhoogde waarschijnlijkheid om motorisch geëvoceerde potentialen op te wekken.
- Succesvolle beoordeling van de functie van het corticospinale tractus in staande positie.
- Methode die toepasbaar is op diverse neurologische populaties.
- Verbeterd begrip van de neurofysiologie gerelateerd aan gang en balans.
Conclusies
- Het protocol is effectief voor het beoordelen van de neurofysiologie van de onderste extremiteiten na een beroerte.
- Een staande positie tijdens TMS verbetert de resultaten van de beoordeling.
- Deze methode kan worden aangepast voor andere neurologische aandoeningen.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de industrie
Staande neurofysiologische beoordeling op basis van TMS van de spieren in de onderste extremiteiten na een beroerte vult een kritisch hiaat op in de evaluatie van de motorische circuitfunctie die relevant is voor loopvermogen en balans. Dit protocol verhoogt de voorspellende betrouwbaarheid bij de validatie van targets voor neurorehabilitatie-interventies door een betrouwbare meting van corticomotorische responsen mogelijk te maken bij populaties met beperkte responsen in rust. De aanpak ondersteunt risico-gecorrigeerde beslissingen over de voortgang in vroege discovery- en translationeel onderzoek naar motorisch herstel na een beroerte.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Maakt onderzoek naar de functie van het corticospinale tract mogelijk in ziekterelevante, gewichtdragende toestanden.
- Ondersteunt biologische risicoreductie door de waarschijnlijkheid te vergroten dat meetbare motorisch opgeroepen potentialen (MEP's) worden opgewekt.
- Faciliteert functionele doelwitvalidatie voor interventies gericht op houdings- en loopstoornissen.
- Verbetert het voorspellend vertrouwen voor portfolio-triage in neurorevalidatieonderzoek.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Standaardiseert TMS-procedures voor de onderste extremiteiten voor een reproduceerbare, kwantitatieve beoordeling van corticomotorische reacties.
- Bereidt gevalideerde neuromusculaire systemen voor op verdere screening van therapeutische kandidaten.
- Maakt een betrouwbare vergelijking van stimulatiedrempels en MEP-amplitudes over verschillende condities mogelijk.
- Ondersteunt de schaalbaarheid van assays en het hergebruik van platforms in neurofysiologische studies.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Lijnt beoordelingscondities uit met functionele toestanden die relevant zijn voor gang en balans, wat de translationele waarde van biomarkers verhoogt.
- Zorgt voor continuïteit van neurofysiologie in de ontdekkingsfase naar preklinische validatie van strategieën voor motorisch herstel.
- Vermindert mechanistische ambiguïteit bij het evalueren van interventie-effecten op motorische circuits van de onderste extremiteiten.
Integratie van Pipeline & Workflow
Dit protocol is geïntegreerd in het continuüm van ontdekking tot preklinisch onderzoek voor neurorevalidatie en slaat een brug tussen vroege targetvalidatie en translationeel onderzoek naar het herstel van gang en balans.
- Ontdekkingsbiologie: Ondersteunt hypothesetoetsing en het verduidelijken van signaalpaden met betrekking tot de betrokkenheid van het corticospinale tractus bij motorische tekorten na een beroerte.
- Screening: Levert reproduceerbare, kwantitatieve MEP-outputs voor vergelijking tussen verschillende condities en populaties.
- Analytiek: Biedt drempel- en amplitudemetingen ter ondersteuning van statistische analyse en besluitvorming.
- Translationeel onderzoek: Stemt neuromusculaire beoordeling af op functionele eindpunten die relevant zijn voor klinisch herstel.
- Enterprise-hergebruik: Vestigt een gestandaardiseerd, herbruikbaar protocol voor neurofysiologische beoordeling van de onderste extremiteiten bij diverse neurologische populaties.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen en vermindert mechanistische ambiguïteit bij de validatie van targets in de onderste extremiteiten.
- Operationele waarde: Verbetert de standaardisatie, reproduceerbaarheid en schaalbaarheid van neurofysiologische beoordelingen.
- Strategische waarde: Informeert go/no-go-beslissingen en kapitaalallocatie voor portfolio's in de neurorehabilitatie.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risicogecorrigeerde prioritering en de verdere ontwikkeling van interventies voor motorisch herstel.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in de toepassing van TMS, sEMG-signaalverwerving en neurofysiologische data-analyse.
- vereist krachtplaten voor zowel boven- als onderlichaam, beeldgeleiding en TMS-instrumentatie voor nauwkeurige en reproduceerbare beoordelingen.
- Vraagt om standaardisatie tussen teams wat betreft de plaatsing van elektroden, stimulatieparameters en datainterpretatie.
- Aanpassingen kunnen noodzakelijk zijn voor verschillende neurologische populaties of modelsystemen.
- Praktische beperkingen omvatten vermoeidheid van de deelnemer en de noodzaak van veiligheidsmaatregelen tijdens beoordelingen in staande positie.
