Therapie-interventies voor geamputeerden van de bovenste ledematen die selectieve zenuwoverdrachten ondergaan
October 29th, 2021
Dit werk presenteert een protocol om de prothetische functie te verbeteren na selectieve zenuwoverdrachtschirurgie. Revalidatie-interventies omvatten patiëntinformatie en -selectie, ondersteuning van wondgenezing, corticale heractivering van sensorisch-motorische gebieden van de bovenste ledemaat, training van selectieve spieractivatie, prothetische behandeling in het dagelijks leven en regelmatige follow-upbeoordelingen.
Selectieve zenuwoverdrachten, ook bekend als TMR, kunnen de prothetische functie verbeteren. Om de techniek volledig te benutten, is echter een specifieke revalidatie nodig, die we hier presenteren. Dit protocol is goed gestructureerd, waardoor het gemakkelijk te gebruiken is voor therapeuten met weinig ervaring.
Bovendien is het getest met meer dan 30 patiënten die TMR ondergaan. Verzamel om te beginnen de medische geschiedenis van de patiënt en vraag de patiënt naar de verwachtingen voor prothetische revalidatie en de vraag naar een prothetisch systeem in het dagelijks leven. Bespreek op basis van deze informatie en onderzoek of gerichte spierherinnervatie of korte TMR een goede optie is voor de patiënt.
Spreek binnen het team en met de patiënt af over het uitvoeren van de TMR-operatie. Na tmr-chirurgie, faciliteer het reïnnervatieproces op corticale niveau met behulp van spiegeltherapie door een spiegel voor de patiënt op te zetten. Vraag de patiënt vervolgens om de resterende ledemaat achter de spiegel te verbergen en de patiënt te instrueren om verschillende bewegingen uit te voeren met de gezonde hand terwijl hij naar de reflectie in de spiegel kijkt.
U kunt ook de ingebeelde bewegingsmethode gebruiken voor het hernervatieproces door de patiënt te vragen zich verschillende bewegingen van de geamputeerde hand en arm voor te stellen terwijl ze hun ogen gesloten houden. Als u lateralisatietraining gebruikt, presenteer de patiënt dan kaarten met linker- of rechterhanden en armen en vraag om de zijkant te noemen. Geef de patiënt vervolgens feedback op zijn keuze.
Voor signaaltraining, bestudeer eerst het operatierapport om te begrijpen welke spierdelen opnieuw worden geïnnerveerd en welke zenuwen zijn overgedragen. Evalueer drie maanden na de operatie de wilskrachtige spieractiviteit door een oppervlakte-elektromyografisch of SEMG-biofeedbacksysteem op te zetten. Verwijder overtollig lichaamshaar, dode huidschilfers, olie of crème van de huid van de patiënt om de impedantie te verminderen voordat u het doel van de beoordeling en de functionaliteit van het systeem aan de patiënt uitlegt.
Instrueer de patiënt om hand- en armbewegingen uit te voeren, afhankelijk van de oorspronkelijke functie van de zenuwen van de donor en probeer de spier te palperen. Plaats een oppervlakte-EMG-elektrode op de huid boven de spier en als de signaalamplitude tijdens activering twee tot drie keer hoger is dan tijdens ontspanning, beschouw reïnnervatie dan als succesvol. Noteer na het meten van de vrijwillige activering van alle zenuwen welke spieren met welk motorisch commando kunnen worden geactiveerd en vraag de patiënt om de motorische commando's thuis te trainen.
Begin vervolgens met het trainen van de selectieve activering van de gerenerveerde spieren met behulp van de SEMG-elektrode om de spiersignalen van de ontvanger op te pikken en vraag de patiënt om na te denken over de eerder geëvalueerde bewegingspatronen. Geef vervolgens de activiteit van spieren weer met behulp van EMG-biofeedback. Na het bekijken van de aantekeningen van de vorige evaluatie, vraagt u de patiënt om de gewenste bewegingen bilateraal uit te voeren als het gemakkelijker is.
Zodra de patiënt de spier kan activeren, vraagt u de patiënt om de spier herhaaldelijk te activeren en volledig te ontspannen. Instrueer de patiënt om verschillende bewegingen uit te voeren en de elektrode op verschillende locaties te plaatsen om de combinatie te vinden die leidt tot de hoogste amplitude. Eenmaal gevonden, markeer het op de huid.
Als meer spieren kunnen worden geactiveerd, train dan de activering en ontspanning van elke spier afzonderlijk, en wanneer een redelijke controle van de enkele spier mogelijk is, toon dan de activiteit van twee spieren. Begin met antagonistische spieren of bewegingen, zoals het openen en sluiten van de hand en instrueer de patiënt om de ene spier te activeren, terwijl de andere zo ontspannen mogelijk moet zijn. Probeer verschillende bewegingssignalen voor beide spieren als een dergelijke selectieve actie niet mogelijk is.
Troost de patiënt door de vereiste van enige training voor selectiviteit uit te leggen. Zodra de selectieve activering van twee spieren is bereikt, voegt u nog een spier toe en herhaalt u de procedure totdat de patiënt selectief elke spier kan activeren. Zodra de selectieve activering van alle signalen is vastgesteld, introduceert u een tafelbladprothesehand.
Vraag de patiënt om de prothetische hand te besturen terwijl hij er zorgvuldig naar kijkt, en als de prothetische hardware dit toestaat, leg de patiënt dan uit dat een lage EMG-amplitude overeenkomt met langzame beweging, terwijl snelle beweging wordt bereikt door een hoog signaal. Laat de patiënt verschillende bewegingssnelheden testen. Activeer vervolgens het prothetische ellebooggewricht of de pols, laat de patiënt het besturen en zodra een goede controle van de signaalniveaus is bereikt, schakelt u alle prothetische gewrichten in en schakelt u gelijktijdige controle in.
Wanneer de patiënt is uitgerust met een nieuwe prothese, leg dan de basisfunctionaliteit van de prothese uit aan de patiënt, zoals vrijheidsgraden, hoe het schakelen tussen de actieve gewrichten werkt, de waterdichte status van de prothese en hoe deze moet worden gereinigd. Train vervolgens de patiënt om prothese te bewegen zonder externe objecten en om dit te doen, instrueer de patiënt om de bewegingssnelheid te variëren als de prothese verschillende bewegingssnelheden toestaat. Om meer complexiteit toe te voegen, vraagt u de patiënt om de prothese in verschillende posities te besturen en tegelijkertijd meer vrijheidsgraden te combineren.
Voor objectmanipulatietraining, geef verschillende objecten zoals stressballen of houten blokken aan de patiënt en leg uit dat het manipuleren van objecten een extra laag complexiteit toevoegt. Vraag de patiënt om zijn gezonde hand te gebruiken om het voorwerp in de prothetische hand te plaatsen en te sluiten. Laat de patiënt vervolgens de prothetische elleboog of het polsgewricht bewegen voordat het object wordt losgelaten.
Plaats vervolgens het object op de tafel of plank en vraag de patiënt om het met de prothetische hand op te pakken en ergens anders te plaatsen. Ten slotte, train activiteiten van het dagelijks leven voordat de patiënt wordt ontslagen uit revalidatie en het apparaat thuis gebruikt. Nodig voor de vervolgbeoordelingen de patiënt uit voor een multidisciplinair medisch consult drie maanden na ontslag uit de revalidatie.
Vraag de patiënt naar het gebruik van een prothese thuis en op het werk of als de patiënt problemen had en beoordeel de prothetische functie met behulp van de gestandaardiseerde tests. In de huidige studie ondergingen slechts 13 van de 30 oorspronkelijk geïncludeerde deelnemers prothetische revalidatie en waren er 10 beschikbaar voor een vervolgbeoordeling. De prothetische functie werd beoordeeld met behulp van South Hampton Hand Assessment Procedure, Action Research Arm Test en Clothespin Relocation Tests.
In de SHAP en ARAT betekenen hogere scores een betere functie, wat ook werd aangegeven door minder tijd die nodig was in de CPRT. We hebben ontdekt dat het gebruik van oppervlakte EMT biofeedback zeer nuttig is binnen de revalidatie. Toch is de duur van de revalidatie relatief lang vanwege de renervatie van de spier.
Ons team onderzoekt momenteel hoe TMR de werving van meerdere eenheden verandert. We zijn van plan deze kennis te gebruiken om de prothetische controle in de toekomst te verbeteren.
Overzicht
Dit artikel presenteert een gestructureerd protocol voor het verbeteren van prothetisch functioneren na selectieve zenuwoverdrachtschirurgie. Het schetst revalidatie-interventies gericht op het verbeteren van patiëntresultaten door middel van verschillende trainingstechnieken en beoordelingen.
Belangrijke studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Revalidatie
- Prosthetiek
Achtergrond
- Selectieve zenuwoverdrachten kunnen de prothetische functie aanzienlijk verbeteren.
- Een specifiek revalidatieprotocol is essentieel voor het maximaliseren van de voordelen van deze techniek.
- Het protocol is getest met meer dan 30 patiënten.
- Het omvat verschillende methoden voor corticale heractivering en spiertraining.
Doel van de studie
- Een uitgebreid revalidatieprotocol te bieden voor patiënten die een selectieve zenuwoverdracht ondergaan.
- Het functionele gebruik van prothesen in het dagelijks leven te verbeteren.
- Therapeuten te ondersteunen bij het implementeren van effectieve revalidatiestrategieën.
Gebruikte methoden
- Patiëntbeoordeling en verzamelen van de geschiedenis.
- Spiegeltherapie en ingebeelde bewegingen voor corticale reinnervatie.
- Oppervlakte-elektromyografische (SEMG) biofeedback voor spieractiveringstraining.
- Training voor selectieve spieractivering en prothetisch gebruik.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle reinnervatie werd aangegeven door verhoogde spiersignaalamplitudes.
- Patiënten toonden verbeterde controle over prothetische bewegingen.
- Training leidde tot verbeterd functioneel gebruik van prothesen in dagelijkse activiteiten.
- Regelmatige follow-up beoordelingen toonden aanhoudende verbeteringen in prothetisch functioneren.
Conclusies
- Het gestructureerde revalidatieprotocol is effectief voor het verbeteren van prothetisch functioneren.
- Patiëntenbetrokkenheid en op maat gemaakte training zijn cruciaal voor succesvolle resultaten.
- Continue beoordeling en ondersteuning zijn noodzakelijk voor succes op lange termijn.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
Targeted Muscle Reinnervation (TMR) enhances the biological control interface for myoelectric prostheses by enabling selective muscle activation through surgical nerve re-routing. This approach supports the development of high-fidelity prosthetic control systems by increasing the number of independent myoelectric signals available for device operation. Successful implementation requires a structured rehabilitation protocol to optimize cortical reinnervation and muscular control, directly impacting the translational potential of neuroprosthetic technologies in upper limb amputee populations.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of neural plasticity and cortical reorganisation following peripheral nerve transfer, supporting target validation in neuroprosthetic development.
- Operational Value: Provides a reproducible framework for assessing functional reinnervation via surface EMG biofeedback, facilitating objective measurement of neural-muscle reconnection.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Supports preparation of validated neuromuscular systems for downstream screening of prosthetic control algorithms and signal processing techniques.
- Operational Value: Standardises neuromuscular activation protocols, improving reproducibility and scalability of myoelectric signal acquisition across training sessions.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Establishes disease-relevant system continuity from surgical intervention through functional prosthetic use, enabling assessment of longitudinal rehabilitation outcomes.
- Operational Value: Informs risk-adjusted advancement decisions by linking cortical re-activation milestones to prosthetic control proficiency and activities of daily living performance.
Pipeline & Workflow Integration
The TMR rehabilitation protocol integrates into the neuroprosthetic development continuum from target validation through preclinical validation and early feasibility testing, supporting iterative refinement of control strategies.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of neural reorganisation and pathway clarification following selective nerve transfer, enabling mechanistic de-risking of neuroprosthetic approaches.
- Screening: Describes assay readiness for evaluating myoelectric signal selectivity and amplitude thresholds, critical for screening prosthetic control interfaces.
- Analytics: Highlights quantitative EMG biofeedback readouts that enable comparison of activation patterns across muscles and training progression.
- Translational Research: Connects cortical re-activation techniques to preclinical continuity by linking imagined and mirror-mediated movement training to functional prosthetic outcomes.
- Enterprise Reuse: Frames the rehabilitation protocol as a reusable capability across prosthetic platforms, standardising neuromuscular training for multi-site clinical evaluation.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in neural interface functionality, reduction of mechanistic ambiguity in motor command mapping, and validation of selective muscular control.
- Operational Value: Standardisation of cortical training methods, reproducibility of EMG-based activation assessment, and scalability across patient cohorts and therapy sites.
- Strategic Value: Better go/no-go decisions in prosthetic fitting, capital efficiency through reduced device abandonment, and mitigation of late-stage biological risk in neural interface integration.
- Portfolio Impact: Risk-adjusted prioritisation of neuroprosthetic candidates based on demonstrated reinnervation success and training responsiveness.
Implementation Considerations
- Requires expertise in neurorehabilitation, prosthetic training, and electromyographic signal interpretation.
- Dependent on surface EMG biofeedback instrumentation and skin preparation protocols to minimise signal noise.
- Necessitates cross-disciplinary standardisation between surgical, therapeutic, and engineering teams for consistent outcome measurement.
- Adaptation considerations include variability in nerve transfer patterns, muscle availability, and patient-specific cortical reorganisation capacity.
- Practical limitations include prolonged rehabilitation duration due to biological reinnervation timelines and dependency on patient engagement for home-based motor command training.
