Artykuł metodologiczny

Badanie wpływu różnych rodzajów ćwiczeń na powrót do sprawności funkcjonalnej kończyny górnej u pacjentów z uszkodzeniem prawej półkuli w oparciu o fNIRS

2K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/65996

⸱

9 lutego 2024

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Occupational Therapy, China Rehabilitation Research Center, 2Faculty of Rehabilitation, Capital Medical University, 3College of Sports Health, Tianjin Institute of Physical Education, 4China Rehabilitation Science Institute

* These authors contributed equally

W tym artykule

Podsumowanie

Tutaj badamy wpływ funkcjonalnej terapii zajęciowej połączonej ze wspomaganym aktywnym lub biernym ruchem na funkcję kończyn górnych u pacjentów z uszkodzeniem prawej półkuli i badamy wpływ funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni na przebudowę funkcji mózgu.

Streszczenie

Aby zbadać wpływ funkcjonalnej terapii zajęciowej (FOT) w połączeniu z różnymi rodzajami ćwiczeń na odzyskiwanie funkcji motorycznych kończyn górnych i przebudowę funkcji mózgu u pacjentów z uszkodzeniem prawej półkuli (RHD) poprzez analizę funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni (fNIRS). Pacjenci (n = 32) z RHD w Beijing Bo'ai Hospital zostali zrekrutowani i losowo przydzieleni do otrzymania FOT w połączeniu z ruchem biernym (N = 16) lub FOT w połączeniu ze wspomaganym ruchem aktywnym (N = 16). Grupa ruchu biernego (FOT-PM) otrzymywała funkcjonalną terapię zajęciową przez 20 minut i ćwiczenia bierne przez 10 minut w każdej sesji, podczas gdy grupa wspomaganego ruchu aktywnego (FOT-AAM) otrzymywała funkcjonalną terapię zajęciową przez 20 minut i wspomagane aktywne ćwiczenia przez 10 minut. Obie grupy otrzymały konwencjonalną terapię farmakologiczną i inną terapię rehabilitacyjną. Zabieg wykonywano raz dziennie, 5 razy w tygodniu przez 4 tygodnie. Odzyskanie funkcji motorycznych i czynności życia codziennego (ADL) oceniano za pomocą oceny Fugla-Meyera kończyny górnej (FMA-UE) i zmodyfikowanego wskaźnika Barthel (MBI) przed i po leczeniu, a aktywację obustronnego obszaru motorycznego mózgu analizowano za pomocą fNIRS. Wyniki sugerują, że FOT w połączeniu z AAM był bardziej skuteczny niż FOT w połączeniu z PM w poprawie funkcji motorycznych kończyn górnych i palców pacjentów z RHD, poprawiając ich zdolność do wykonywania czynności życia codziennego i ułatwiając przebudowę funkcji mózgu obszaru motorycznego.

Wprowadzenie

Uszkodzenie półkuli mózgowej może prowadzić do dysfunkcji czuciowych i motorycznych kończyn przeciwległych1,2,3, negatywnie wpływając na kontrolę motoryczną, mobilność i funkcjonalne uczenie się pacjentów w różnym stopniu4 i tym samym nakładając duże obciążenia na rodziny i społeczeństwo5. W przypadku pacjentów z uszkodzeniem prawej półkuli (RHD) szybkość powrotu do zdrowia jest mniej niż zadowalająca. Jednak w większości przypadków RHD dotknięte chorobą lewe kończyny, znajdujące się po niedominującej stronie ciała, nie otrzymały wystarczającej uwagi ze strony pacjenta i opiekunów. Biorąc pod uwagę, że dysfunkcja kończyn górnych i rąk poważnie wpływa na zdolność do wykonywania codziennych czynności i jakość życia, potrzebna jest bardziej odpowiednia metoda poprawy efektu rehabilitacji funkcji kończyny górnej u pacjentów z RHD6,7,8,9,10.

Terapia ruchowa jest ważną metodą pomagającą pacjentom odzyskać funkcje kończyn. Do wczesnej rehabilitacji pacjentów z uszkodzeniem mózgu zwykle stosuje się metody treningu ruchu biernego (PM) i wspomaganego ruchu aktywnego (AAM). AAM wiąże się z aktywnością określonych stawów wykonywaną poprzez połączenie ich własnej siły mięśniowej i pomocy z zewnątrz11. Kluczowe jest, aby pacjent aktywnie uczestniczył w rehabilitacji wspomaganej. Gotowość ludzkiego mózgu do aktywacji może pomóc w stymulacji i integracji układu motorycznego w cyklu kontroli motorycznej. Wiele badań wykazało, że AAM może indukować zmiany neuroplastyczne, prowadząc w ten sposób do zwiększonej poprawy funkcjonalnej u pacjentów12,13.

Funkcjonalna spektroskopia bliskiej podczerwieni (fNIRS) to technika obrazowania oparta na zasadach optyki. Zgodnie z korelacją między tłumieniem światła w tkance a różnymi stężeniami substancji pochłaniających światło, fNIRS może ilościowo analizować zmiany stężenia hemoglobiny utlenionej i hemoglobiny odtlenionej w tkance mózgowej, monitorując w ten sposób aktywność funkcjonalną kory mózgowej14. Wiele badań wykazało, że fNIRS jest ważnym sposobem monitorowania natlenienia mózgu i metabolizmu energetycznego po urazie półkuli mózgowej15,16,17. Dlatego fNIRS może być odpowiednią metodą monitorowania do badania zmian w korze mózgowej związanych z odzyskiwaniem funkcji motorycznych kończyn górnych po urazie półkuli mózgowej.

Sygnały motoryczne wytwarzane przez różne metody sensoryczne i stany regulacji kory czuciowej są różne18,19. Bodźce sensoryczne wytwarzane przez ruchy bierne i aktywne są ściśle związane ze stabilnością percepcji i zdolnością do budowania dokładnych reprezentacji otoczenia, które następnie kierują zachowaniem20. Badanie to miało na celu zbadanie wpływu różnych trybów ćwiczeń na wczesną rehabilitację kończyn górnych i aktywację mózgu u pacjentów z urazami półkuli mózgowej poprzez analizę danych fNIRS oraz dostarczenie naukowych strategii kompleksowej rehabilitacji pacjentów w przyszłości.

Celem tego badania było zbadanie wpływu FOT w połączeniu z różnymi rodzajami ćwiczeń na funkcję kończyn górnych i przebudowę mózgu u pacjentów z RHD. Postawiliśmy hipotezę, że FOT-AAM jest bardziej skuteczny niż FOT-PM w poprawie funkcji kończyn górnych i aktywacji mózgu u pacjentów z RHD.

Protokół

To badanie było randomizowanym badaniem kontrolowanym metodą pojedynczej ślepej próby i zostało zatwierdzone przez Komitet Etyki Chińskiego Centrum Badań Rehabilitacyjnych (CRRC-IEC-RF-SC-005-01) i zarejestrowane w Chińskim Rejestrze Badań Klinicznych (MR-11-23-023832).

1. Uczestnicy

  1. Na podstawie istniejącej literatury21, użyj zgłoszonych wyników Fugl-Meyer Assessment upper extility (FMA-UE) grupy eksperymentalnej i grupy kontrolnej po 4 tygodniach leczenia jako standardu do obliczenia wielkości próby. Dla szacowanej wielkości efektu 0,28, poziomu testowego (α) 0,05, dwustronnego rozkładu wartości Z i mocy 0,8 obliczona wielkość próby wynosi 28. Zakładając wskaźnik rezygnacji na poziomie 10%, ostateczna niezbędna wielkość próby wynosi 32.
  2. Rekrutacja pacjentów z Zakładu Terapii Zajęciowej Chińskiego Centrum Badań Rehabilitacyjnych. Wybierać pacjentów zgodnie z następującymi kryteriami włączenia: rozpoznanie urazu prawej półkuli po raz pierwszy (RHD); czas wystąpienia w ciągu 3 miesięcy; wiek od 18 do 75 lat; Wynik Mini-Mental State Examination (MMSE)22> 20; Brunnstrom etap I lub II23 dla kończyny górnej i ręki; i praworęczność.
  3. Wykluczono pacjentów z oczywistą depresją, lękiem lub współistniejącymi poważnymi chorobami fizycznymi oraz tych, którzy nie współpracowali ze szkoleniem.
  4. Uwzględnij tylko uczestników, którzy podpiszą formularz świadomej zgody przed badaniem. Schemat rekrutacji jest pokazany w Rysunek 1.

2. Randomizacja i alokacja

  1. Losowo przydziel pacjentów spełniających kryteria eksperymentalne do grupy eksperymentalnej (EG) i grupy kontrolnej (CG). Przypisz terapeutę, który nie jest zaangażowany w ocenę lub selekcję podmiotu, do przeprowadzenia procedury randomizacji za pomocą generatora danych losowych na komputerze (https://www.randomizer.org/).

3. Interwencja

  1. Daj obu grupom konwencjonalną terapię farmakologiczną i konwencjonalną rehabilitację. Daj wszystkim pacjentom 20 minut funkcjonalnej terapii zajęciowej (FOT) i 10 minut różnych rodzajów ćwiczeń kończyn górnych (EG wykonywało aktywny ruch wspomagany, a CG wykonywało ruch bierny) codziennie, w sumie 30 minut dziennie, 5 dni w tygodniu przez 4 tygodnie. Aby zapewnić spójność interwencji, wybierz jednego terapeutę, który wykona wszystkie interwencje i zaoferuj mu szkolenie przed badaniami.
  2. Funkcjonalna terapia zajęciowa (FOT):
    UWAGA: Pacjent wykorzystuje stawy śródręczno-paliczkowe i międzypaliczkowe chorego palca do wykonywania ruchów chwytania palca napędzanych rękawicą po stronie zdrowej.
    1. Poproś terapeutę, aby biernie poruszał ramieniem, łokciem, nadgarstkiem, kciukiem i palcami chorej kończyny przez około 1 minutę.
    2. Po ruchach biernych poinstruuj pacjenta, aby używał zdrowej kończyny i ręki do aktywowania chorej kończyny i ręki do wykonywania czynności, takich jak pchanie wałka piankowego, podnoszenie drewnianego kołka, podnoszenie małych drewnianych patyczków i trzymanie piłki. Wybierz dwie lub trzy aktywności na każdą sesję treningową w zależności od stanu pacjenta.
  3. Wspomagany ruch aktywny (AAM)
    1. Wybierz urządzenie do treningu rehabilitacyjnego dla ręki, która będzie trenowana. Urządzenie zostało zaprojektowane tak, aby pomóc pacjentowi w wykonywaniu ruchów biernych lub aktywnych. Wybierz tryb Smart Mirror i ustaw czas na 10 min. Zapytaj pacjenta o jego odczucia i wybierz poziom 1-10 zgodnie z doświadczeniem i tolerancją pacjenta. Następnie kliknij przycisk Start.
    2. Gdy niedotknięta ręka wykonuje dobrowolne chwytanie, poinstruuj pacjenta, aby obserwował ruch i próbował chwycić chorą ręką za pomocą rękawicy (Rysunek 2A).
    3. Gdy niedotknięta ręka zostanie otwarta dobrowolnie, poinstruuj pacjenta, aby obserwował ruch i próbował otworzyć palce chorej ręki za pomocą rękawicy (Rysunek 2B)
      UWAGA: Gdy nieuszkodzona ręka chwyci, czujniki na nieuszkodzonej rękawicy nie mogą wykryć zablokowanego sygnału świetlnego, a rękawica po nieuszkodzonej stronie zostanie uruchomiona, aby chwycić. Gdy nieuszkodzona ręka otworzy się, czujniki na nieuszkodzonej rękawicy wykrywają sygnał świetlny i uruchamiają rękawicę na nieuszkodzonej ręce, aby się otworzyła.
    4. Powtarzaj powyższy proces cyklicznie przez 10 minut, po czym sprzęt automatycznie zakończy proces treningu.
  4. Ruch pasywny (PM)
    1. Poproś pacjenta, aby używał tego samego urządzenia do pasywnego chwytania i otwierania dłoni. Umieść odpowiednią rękawicę na chorej dłoni. Wybierz tryb pasywny, ustaw czas na 10 minut, dostosuj intensywność od poziomów 1 do 10 zgodnie z odczuciami pacjenta, a następnie kliknij przycisk Start.
    2. Poinstruuj pacjenta, aby pozostał zrelaksowany oraz zamykał i otwierał chorą dłoń za pomocą rękawicy (Rysunek 2C). Poproś pacjenta o kontynuowanie przez 10 minut, po czym urządzenie automatycznie zakończy trening.

4. Ocena

  1. Spraw, aby oceny kliniczne zostały przeprowadzone przez innego terapeutę, nie będąc ślepym na zadania grupowe. Poproś terapeutę, aby ocenił każdego pacjenta dwukrotnie: raz przed interwencją i raz bezpośrednio po 4 tygodniach interwencji.
    1. Zbierz podstawowe informacje o pacjencie, w tym wiek, płeć i rodzaj urazu.
    2. Oceń funkcje motoryczne kończyn górnych przed i po interwencji za pomocą oceny Fugla-Meyera dla kończyny górnej (FMA-UE)24. Dodatkowo należy użyć komponentu nadgarstek-ręka FMA (FMA-WH) do oceny funkcji ręki pacjentów.
    3. Oceń zdolność do wykonywania codziennych czynności przy użyciu zmodyfikowanego wskaźnika Barthel (MBI)25.
    4. Monitoruj aktywację głównych obszarów motorycznych podczas pasywnych zadań motorycznych za pomocą fNIRS.
    5. Akwizycja danych z funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni
      1. Uzyskaj system obrazowania funkcjonalnego mózgu w bliskiej podczerwieni typu badawczego, za pomocą którego można zbierać dane fNIRS. Taki system wykorzystuje trzy długości fal światła bliskiej podczerwieni (780, 805 i 830 nm) do monitorowania zmian stężenia oksyhemoglobiny (Δ[Oxy-Hb]) i deoksyhemoglobiny (Δ[Deoksy-Hb]) oraz całkowitego stężenia hemoglobiny (Δ[Hb]); jego częstotliwość próbkowania wynosi 13 Hz.
      2. Zgodnie z międzynarodowym systemem 10-20 umieść 4 emitery źródła światła i 4 detektory na obustronnej pierwotnej korze ruchowej (M1), w sumie 20 kanałów. Zobacz Rysunek 3, aby zapoznać się z konkretnymi pozycjami.
    6. Procedura zadania
      1. Przeprowadź ocenę fNIRS w 5 kolejnych próbach w paradygmacie modułowym (odpoczynek [15 s]-zadanie [30 s]-odpoczynek [15 s]), jak opisano w krokach 4.1.6.2-4.1.6.9 (patrz Rysunek 4).
      2. Otwórz interfejs komputera fNIRS i wprowadź podstawowe informacje o pacjencie. Następnie wybierz układ optodowy 2X4(R), 2X4(L). Wybierz paradygmat zadania 15-30-15 i ustaw czas oceny na 5.
      3. Umieść urządzenie systemu bliskiej podczerwieni na pacjencie zgodnie z układem optod. Dostosuj pozycje emiterów i detektorów i ostrożnie usuń włosy, aby optody były w bliskim kontakcie ze skórą głowy. Po zakończeniu regulacji kliknij przycisk OK.
      4. Przejdź do interfejsu automatycznej regulacji sygnału systemu, kliknij Czuwanie i dostosuj wszystkie kanały tak, aby wyświetlały się na zielono (dobry sygnał).
      5. Umieść rękawicę na chorej dłoni pacjenta. Wybierz tryb ćwiczeń pasywnych. Ponieważ częstotliwość treningu będzie się zmieniać wraz z siłą, wybierz średnią siłę, czyli 5 biegów, dla każdego badanego podczas testu.
      6. Kliknij przycisk Start w interfejsie komputera fNIRS. Wykonaj zadanie w 3 fazach. Zmierz początkową fazę spoczynku trwającą 15 s, odliczając w dół od 15 s do 0 s. Podczas tego procesu poinstruuj pacjenta, aby siedział cicho na krześle, nie ruszał się i starał się nie myśleć o innych rzeczach, aby mózg był w stanie zrelaksowanym.
      7. Gdy czas zostanie odliczony do 0 s, kliknij przycisk Start na urządzeniu ręcznym. Dotknięta chorobą ręka pacjenta rozpocznie bierne ruchy chwytania i otwierania za pomocą rękawicy. W tym czasie komputer zacznie odliczać od 30 s, czyli czasu trwania ruchu pasywnego. Gdy odliczanie osiągnie 0 s, kliknij przycisk Stop na urządzeniu ręcznym, aby zakończyć ćwiczenie. Częstotliwość chwytania i otwierania jest ustawiana przez urządzenie; 3 cykle chwytania i otwierania zostaną wykonane 3 razy w ciągu zadania 30 s.
      8. Rozpocznij kolejny 15-sekundowy okres odpoczynku, jak opisano wcześniej. Po upływie tego interwału pierwszy test odpoczynek-zadanie-odpoczynek jest zakończony.
      9. Powtórz powyższy test odpoczynek-zadanie-odpoczynek 5 razy, a następnie zakończ test fNIRS.
    7. Analiza danych w bliskiej podczerwieni:
      1. Do tej analizy należy użyć oprogramowania do analizy danych zainstalowanego w systemie fNIRS, zgodnie z poniższym opisem.
      2. Wyeliminuj dane odstające spowodowane poważnymi artefaktami ruchu we wszystkich kanałach i porzuconymi danymi.
        UWAGA: Podczas wykonywania tego protokołu wyeliminowano 1 wartość odstającą w EG, 1 wartość odstającą w CG i 2 przypadki upuszczonych danych w CG.
      3. Odrzuć wszystkie kanały z widocznymi artefaktami ruchu.
      4. Uśrednianie nakładki lewego i prawego kanału (po 10 kanałów na stronę) należy przeprowadzić oddzielnie.
      5. Użyj filtra pasmowoprzepustowego (0,01-0,08 Hz), aby usunąć składowe szumu z oczywistymi okresowymi wahaniami sygnału, w tym szum mechaniczny i szum fizjologiczny. Rodzaje hałasu fizjologicznego, które należy wyeliminować, obejmują tętno (około 1 Hz), oddychanie (około 0,2-0,3 Hz), fale Mayera (około 0,1 Hz) i wahania fizjologiczne o bardzo niskiej częstotliwości (<0,01 Hz).
      6. Weź 15 s przed i po rozpoczęciu zadania eksperymentalnego jako punkt odniesienia i weź blok (odpoczynek [15 s]-zadanie [30 s]-odpoczynek [15 s]) jako jednostkę testową. Nałóż na siebie pięć bloków i weź średnią.
      7. Do wygładzania użyj metody Savitzky'ego-Golaya. Ustaw liczbę punktów wygładzania na 5, a liczbę czasów wygładzania na 126.
      8. Po wstępnym przetworzeniu oblicz wartości całki i środka ciężkości.
      9. Użyj testu Shapiro-Wilka (Shapiro-Wilk, SW) do sprawdzenia normalności wartości środka ciężkości, wartości całkowych i ich różnic przed i po interwencji w obu grupach; rozważ dane o rozkładzie normalnym, jeśli wynikowa wartość P wynosi >0,05.
      10. Użyj testu t dla próby niezależnej, aby porównać dane między dwiema grupami przed i po interwencji. Użyj testu t dla prób sparowanych, aby porównać wartości środka ciężkości i wartości całki w obu grupach przed i po interwencji.

5. Statystyki

  1. Do analizy statystycznej należy użyć programu SPSS.
  2. Przetestuj normalność danych za pomocą testu SW.
  3. Porównaj ogólne dane pacjentów w każdej grupie, korzystając z dokładnego testu Fishera lub testu t dla próby niezależnej.
  4. Dane behawioralne porównano między grupami i w obrębie grup za pomocą powtarzającej się ANOVA i opisano jako średnie odchylenie ± standardowe.

Wyniki

Wartość wyjściowa
W okresie od października 2021 do czerwca 2023 roku zrekrutowano 35 pacjentów, z czego 32 ostatecznie ukończyło badanie; podczas badania u żadnego z pacjentów nie wystąpiły zdarzenia niepożądane.

W odniesieniu do objawów klinicznych dwóch grup pacjentów (Tabela 1), średni wiek w grupie EG i CG wynosił odpowiednio 53,19 ± 10,72 oraz 55,88 ± 12,32 lat (P = 0,515). Nie stwierdzono istotnych różnic pod względem płci, rodzaju schorzenia, wyników w skali FMA-UL lub wyników w skali MBI (P > 0,05). Przed interwencją wyniki FMA-WH wszystkich pacjentów w obu grupach wynosiły 0 punktów.

FMA-UL ma duże znaczenie kliniczne i pozwala na skuteczną oraz wiarygodną ocenę dysfunkcji kończyny górnej u pacjentów po urazach mózgu. FMA-UL obejmuje łącznie 33 elementy oceny kończyny górnej, a każda jednostronna punktacja jest przydzielana w następujący sposób: 2 punkty za pełne wykonanie zadania, 1 punkt za częściowe wykonanie i 0 punktów w przypadku braku wykonania. Maksymalna możliwa liczba punktów za ruchy kończyny górnej wynosi 66. Jako podkategoria FMA-UL, skala nadgarstka i dłoni (FMA-WH) składa się z 12 elementów, z maksymalną możliwą liczbą 24 punktów.

Wyniki analizy wariancji z powtarzanymi pomiarami wykazały, że główny efekt grupy na wynik FMA-UL był istotny, F = 5.564, p = 0.030, ɳ2p = 0.214; główny efekt czasu był istotny, F = 34.716, p < 0.001, ɳ2p = 0.831; efekt interakcji grupy i czasu był istotny, F = 5.554, p = 0.030, ɳ2p = 0.256. (Tabela 2)

Główny efekt grupy na wynik w skali FMA-WH był istotny, F = 8,817, p = 0,006, ɳ2p = 0,227; główny efekt czasu był istotny, F = 13,357, p = 0,001, ɳ2p = 0,308; efekt interakcji między czasem a grupą był istotny, F = 8,817, p = 0,006, ɳ2p = 0,227. (Tabela 2).

Zmodyfikowany indeks Barthel jest powszechnie stosowany do oceny zdolności do wykonywania codziennych czynności i mierzy umiejętność osoby do realizacji dziesięciu takich podstawowych działań. Maksymalna liczba punktów w indeksie Barthel wynosi 100, a im wyższy wynik, tym większa zdolność pacjenta do samodzielnego wykonywania czynności dnia codziennego.

Główny efekt grupy na wynik MBI był istotny, F = 8.512, p = 0.007, ɳ2p = 0.221; główny efekt czasu był istotny, F = 588.559, p < 0.001, ɳ2p = 0.952; efekt interakcji między grupą a czasem był istotny, F = 10.425, p = 0.003, ɳ2p = 0.258. (Tabela 2).

Wartość całkowa stanowi całkę sygnału natlenienia krwi podczas wykonywania zadania i odzwierciedla amplitudę odpowiedzi hemodynamicznej w trakcie tego zadania. Wartość centroidu to czas (s) wyznaczony przez linię pionową w centrum obszaru zmian sygnału natlenienia krwi podczas całego okresu zadania; jest ona wskaźnikiem zmian przebiegu czasowego w trakcie zadania, reprezentując szybkość odpowiedzi hemodynamicznej27.

Przed interwencją (Rysunek 5A) nie stwierdzono istotnych różnic w wartościach całki lub centroidu między dwiema grupami (P > 0,05). Po interwencji wartość całki dla prawej półkuli u badanych w grupie kontrolnej (CG) wynosiła 0,20 ± 0,32, wartość całki dla prawej półkuli u badanych w grupie eksperymentalnej (EG) wynosiła -0,06 ± 0,24 i stwierdzono istotną różnicę w średnich ogólnych obu grup (t=-2,489, d=0,92, P = 0,020, gdzie P < 0,025 uznano za istotne statystycznie) (Tabela 3). Po interwencji wartość całki dla lewej półkuli u badanych w grupie CG wynosiła 0,18 ± 0,32, wartość całki dla lewej półkuli u badanych w grupie EG wynosiła -0,04±0,26 i nie stwierdzono istotnej różnicy w średnich ogólnych obu grup (t=-1,975, P=0,059, d=0,75). Po interwencji nie odnotowano istotnych różnic w wartościach centroidu między obiema grupami (P > 0,025) (Rysunek 5B).

Schemat blokowy procesu rekrutacji i randomizacji w badaniu klinicznym; oceniono n=32 uczestników.
Rysunek 1: Schemat procesu rekrutacji. Zrekrutowano łącznie 35 osób, z czego 2 osoby nie spełniały kryteriów, a 1 osoba zrezygnowała z powodu epidemii; ostatecznie do badania włączono 32 osoby. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Mechanizm chwytu rękawicy z egzoszkieletem, eksperyment, prezentujący zakres ruchu i technologię wspomagającą.
Rysunek 2: Trening rehabilitacyjny kończyny górnej w różnych trybach ruchu. (A,B) EG wykonująca aktywny trening rehabilitacyjny dłoni. (C) CG wykonująca pasywny trening rehabilitacyjny dłoni. Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku.

Schemat rozmieszczenia elektrod elektrofizjologicznych z oznaczeniami pozycji na kształcie przypominającym mózg.
Rysunek 3: Układ i lokalizacja wiązek światła. Czerwone koło reprezentuje źródło światła, niebieskie koło reprezentuje detektor, a pomiędzy nimi pokazano drogę wiązki. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Schemat sekwencji aktywności mózgu w cyklu zadanie-odpoczynek, interwały 15 s odpoczynku i 30 s zadania, powtórzone pięciokrotnie.
Rycina 4: Paradygmat zadaniowy. Jako jednostkę testową zastosowano cykl odpoczynek (15 s)-zadanie (30 s)-odpoczynek (15 s), który powtórzono łącznie 5 razy. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Analiza wykresu rozrzutu na grafie całki względem centroidu, porównanie danych na schematach A i B.
Rysunek 5: Wykresy rozrzutu przedstawiające rozkład wartości centroidu oraz wartości całki dla prawej półkuli w dwóch grupach pacjentów. (A) Przed interwencją. (B) Po interwencji. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

ZmiennaPM (n = 16)AAM (n = 16)wartość p
Płeć (mężczyzna/kobieta)9/78/81
Wiek w latach (średnia ± SD)53.19 ± 10.7255.88 ± 12.320.515
Typ (hemoragiczny/niedokrwienny)9/76/100.479

Tabela 1: Charakterystyka badanych. FMA: ocena Fugla-Mayera (Fugl-Meyer Assessment); MBI: zmodyfikowana skala Barthel (Modified Barthel Index); PM: ruch bierny (passive motion); AAM: wspomagany ruch czynny (assisted active movement); FOT: funkcjonalna terapia zajęciowa (functional occupational therapy).

Wskaźniki ocenyGłówny efekt (grupa)Efekt główny (czas)Efekt interakcji (Grupa x Czas)
FWartości pη²pFWartości pη²pFWartości pη²p
FMA-UL5.5640.030.21434.716<0.0010.8315.5540.030.256
FMA-WH8.8170.0060.22713.3570.0010.3088.8170.0060.227
MBI8.5120.0070.221588.559<0.0010.95210.4250.0030.258

Tabela 2: Wyniki analizy powtarzanej dwuczynnikowej ANOVA przeprowadzonej dla GRUPY, CZASU oraz efektu interakcji w odniesieniu do FMA-UL, FMA-WH i MBI.

Grupa z wspomaganym ruchem aktywnymGrupa z ruchem pasywnym
średnia ± SDśrednia ± SDwartość twartość Pd Cohena
Wartość całkowaLewa-0.04 ± 0.260.18 ± 0.32-1.9750.0590.75
Prawa-0.06 ± 0.240.20 ± 0.32-2.4890.020.92
Wartość centroiduLewa13.03 ± 10.4511.54 ± 9.130.3960.6950.15
Prawa11.04 ± 12.0012.58 ± 10.98-0.3510.7280.13

Tabela 3: Porównanie danych fNIRS między dwiema grupami po interwencji.

Dyskusja

W tym badaniu, wykorzystując spektroskopię w bliskiej podczerwieni, zbadaliśmy wpływ FOT w połączeniu z treningiem funkcjonalnym kończyn górnych w różnych trybach ćwiczeń na wczesną rehabilitację pacjentów z RHD. FOT pomaga pacjentowi w biernym poruszaniu sztywnymi kończynami górnymi, aby ułatwić późniejszy trening. Kluczem jest to, że zdrowa ręka prowadzi chorą rękę do wykonywania celowych, ważnych i praktycznych zadań funkcjonalnych, używania rzeczywistych przedmiotów i symulowania rzeczywistych scenariuszy w jak największymstopniu. Może to stymulować entuzjazm pacjenta do leczenia i maksymalizować aktywny ruch pacjenta. Najważniejszym punktem AAM jest to, że ruch pacjenta jest napędzany przez niechorowaną kończynę i rękę, podczas gdy dotknięta chorobą kończyna i ręka podejmują spontaniczną próbę czynną, co jest najważniejszą cechą odróżniającą go od ruchu biernego. Urządzenia rehabilitacyjne dostarczają pacjentom wizualnych i dotykowych informacji zwrotnych w czasie rzeczywistym i uzupełniają zamkniętą pętlę między ośrodkowym układem nerwowym a obwodami podczas treningu rehabilitacyjnego29.

Nie ma skomplikowanych technik związanych z treningiem do zadania rehabilitacji, ale istnieje wiele zastrzeżeń, które należy wziąć pod uwagę podczas oceny pacjentów z fNIRS. Aby zapewnić dobry sygnał fNIRS i zapobiec zakłóceniom ruchu zakłócającym wyniki testu, zwykle umieszczamy uchwyt na głowę na stole przed badanym. Regulujemy wysokość stołu tak, aby podbródek osoby spoczywał na uchwycie głowy, nie powodując dyskomfortu. Pomaga to zmniejszyć kołysanie głowy podczas ruchu. Ponadto olej ze skóry głowy wpłynie na sygnał optyczny; W związku z tym przed eksperymentem wycieramy olej z głowy pacjenta papierem absorbującym olej, aby zapewnić jakość sygnału. Opierając się na wcześniejszych doświadczeniach, odkryliśmy również, że zmniejszenie wpływu naturalnego światła i dźwięku poprawia zbieranie sygnałów fNIRS; Dlatego wszystkie dane gromadzimy w ciemnym i cichym otoczeniu30.

Wcześniejsze badania wykazały, że MT może skutecznie poprawić elastyczność palców po udarze 31, szczególnie w rehabilitacji kończyn górnych u pacjentów podostrych32, a zatem jest bardzo obiecujący w przywracaniu funkcji motorycznych i poprawie zdolności do wykonywania codziennych czynności po uszkodzeniu półkuli mózgowej 33,34,35,36. Kiedy pacjent porusza niedotkniętą chorobą ręką, złudzenie optyczne utworzone przez lustro jest uważane przez pacjenta za ruch chorej ręki, który zwiększa aktywność jego wzrokowych i somatosensorycznych obszarów kory mózgowej, zwiększając w ten sposób uwagę pacjenta i zmniejszając możliwość jednostronnego zaniedbania37,38. W ten sposób pacjent może świadomie zdecydować się na częstsze korzystanie z kończyn dotkniętych chorobą39. W oparciu o tradycyjną MT bezpośrednio zapewniamy stymulację somatosensoryczną i wizualną informację zwrotną do chorej kończyny za pośrednictwem urządzenia AAM, co zmniejsza nieprzyjemne odczucia spowodowane asynchronicznością propriocepcji chorej ręki i wzroku40, wykazując tym samym szerszy potencjał terapeutyczny niż konwencjonalny MT. Nasz sprzęt treningowy ma prostą procedurę obsługi i silny profil bezpieczeństwa, z możliwością natychmiastowego przerwania treningu poprzez kliknięcie przycisku zamykania, aby uniknąć sytuacji awaryjnych, które mogą wystąpić podczas testu. Ponadto niektóre badania wykazały, że MT może sprzyjać normalizacji równowagi półkuli po udarze poprzez regulację pobudliwości M1. W badaniach kontrolnych użyjemy fNIRS do oceny funkcjonalnej łączności kory mózgowej w stanie spoczynku w celu weryfikacji zmian półkuli mózgowej u pacjentów z RHD dalej po leczeniu41.

To badanie ma kilka ograniczeń. Po pierwsze, paradygmat zadaniowy wybrany dla testu spektroskopii w bliskiej podczerwieni jest pasywny, podczas gdy aktywacja mózgu może zachodzić bardziej w aktywnych ruchach. Tak więc paradygmat zadaniowy prób aktywnych może być bardziej odpowiedni niż ruch bierny. Po drugie, monitorowaliśmy tylko obszar M1, ale MT zwiększa również aktywność neuronalną w obszarach zaangażowanych w alokację uwagi i kontrolę poznawczą, co może sprzyjać odzyskiwaniu funkcji motorycznych poprzez zwiększenie roli poznawczej w kontroli motorycznej42; Dlatego konieczne może być również monitorowanie hemodynamiki przedczołowej. Ponadto, ze względu na dużą liczbę planów leczenia dla pacjentów hospitalizowanych, codziennie wykonywano tylko 10 minut treningu rehabilitacji ręki. W przyszłości czas treningu powinien zostać wydłużony, aby lepiej poznać efekt rehabilitacji. Potrzebne są dalsze badania, aby zaobserwować długoterminowy efekt tego treningu. Oczekuje się, że w przyszłości wieloośrodkowe badania na dużych próbach dostarczą najbardziej odpowiednich strategii rehabilitacji dla pacjentów z wczesną RHD.

Oświadczenia

Autorzy deklarują, że badanie zostało przeprowadzone przy braku jakichkolwiek powiązań handlowych lub finansowych, które mogłyby być interpretowane jako potencjalny konflikt interesów.

Podziękowania

To badanie było wspierane przez Fundusze Badań Podstawowych dla Centralnych Instytutów Badawczych Opieki Społecznej (2019CZ-11) oraz Projekt Chińskiego Centrum Badań Rehabilitacyjnych (numer: 2021zx-Q5).

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Trener aktywnej rehabilitacji pasywnej rękiSoft Robot Technology Co., Ltd.H1000FOT-AAM / szkolenie grupowe FOT-PM
System obrazowania funkcjonalnego mózgu w bliskiej podczerwieniShimadzu (China) Co., Ltd.OcenaLIGHTNIRS
Szkolenie grupowe

Bibliografia

  1. Kajtazi, N. I., et al. Ipsilateral weakness caused by ipsilateral stroke: A case series. J Stroke Cerebrovasc Dis. 32 (7), 107090(2023).
  2. Edwards, L. L., King, E. M., Buetefisch, C. M., Borich, M. R. Putting the "sensory" into sensorimotor control: The role of sensorimotor integration in goal-directed hand movements after stroke. Front Integr Neurosci. 13, 16(2019).
  3. Peng, Y., et al. Contralateral s1 nerve root transfer for motor function recovery in the lower extremity among patients with central nervous system injury: Study protocol for a randomized controlled trial. Ann Palliat Med. 10 (6), 6900-6908 (2021).
  4. Ingemanson, M. L., et al. Somatosensory system integrity explains differences in treatment response after stroke. Neurology. 92 (10), e1098-e1108 (2019).
  5. Li, X., Huang, F., Guo, T., Feng, M., Li, S. The continuous performance test aids the diagnosis of post-stroke cognitive impairment in patients with right hemisphere damage. Front Neurol. 14, 1173004(2023).
  6. Hart, E., et al. Neuromotor rehabilitation interventions after pediatric stroke: A focused review. Semin Pediatr Neurol. 44, 100994(2022).
  7. Yang, S., et al. Exploring the use of brain-computer interfaces in stroke neurorehabilitation. Biomed Res Int. 2021, 9967348(2021).
  8. Huo, C. C., et al. Prospects for intelligent rehabilitation techniques to treat motor dysfunction. Neural Regen Res. 16 (2), 264-269 (2021).
  9. Carlsson, H., Gard, G., Brogårdh, C. Upper-limb sensory impairments after stroke: Self-reported experiences of daily life and rehabilitation. J Rehabil Med. 50 (1), 45-51 (2018).
  10. Carey, L. M., Matyas, T. A., Baum, C. Effects of somatosensory impairment on participation after stroke. Am J Occup Ther. 72 (3), 7203205100(2018).
  11. Haghshenas-Jaryani, M., Patterson, R. M., Bugnariu, N., Wijesundara, M. B. J. A pilot study on the design and validation of a hybrid exoskeleton robotic device for hand rehabilitation. J Hand Ther. 33 (2), 198-208 (2020).
  12. Xie, H., et al. Effects of robot-assisted task-oriented upper limb motor training on neuroplasticity in stroke patients with different degrees of motor dysfunction: A neuroimaging motor evaluation index. Front Neurosci. 16, 957972(2022).
  13. Shin, J., et al. Comparative effects of passive and active mode robot-assisted gait training on brain and muscular activities in sub-acute and chronic stroke. NeuroRehabilitation. 51 (1), 51-63 (2022).
  14. Tsow, F., Kumar, A., Hosseini, S. H., Bowden, A. A low-cost, wearable, do-it-yourself functional near-infrared spectroscopy (diy-fnirs) headband. HardwareX. 10, e00204(2021).
  15. Wong, A., et al. Near infrared spectroscopy detection of hemispheric cerebral ischemia following middle cerebral artery occlusion in rats. Neurochem Int. 162, 105460(2023).
  16. Wu, C. W., et al. Hemodynamics and tissue optical properties in bimodal infarctions induced by middle cerebral artery occlusion. Int J Mol Sci. 23 (18), 10318(2022).
  17. Nogueira, N., et al. Mirror therapy in upper limb motor recovery and activities of daily living, and its neural correlates in stroke individuals: A systematic review and meta-analysis. Brain Res Bull. 177, 217-238 (2021).
  18. French, R. L., Deangelis, G. C. Multisensory neural processing: From cue integration to causal inference. Curr Opin Physiol. 16, 8-13 (2020).
  19. Azim, E., Seki, K. Gain control in the sensorimotor system. Curr Opin Physiol. 8, 177-187 (2019).
  20. Brooks, J. X., Cullen, K. E. Predictive sensing: The role of motor signals in sensory processing. Biol Psychiatry Cogn Neurosci Neuroimaging. 4 (9), 842-850 (2019).
  21. Wen, X., et al. Therapeutic role of additional mirror therapy on the recovery of upper extremity motor function after stroke: A single-blind, randomized controlled trial. Neural Plast. 2022, 8966920(2022).
  22. Khaw, J., et al. Current update on the clinical utility of MMSE and MoCA for stroke patients in asia: A systematic review. Int J Environ Res Public Health. 18 (17), 8962(2021).
  23. Pandian, S., Arya, K. N. Stroke-related motor outcome measures: Do they quantify the neurophysiological aspects of upper extremity recovery. J Bodyw Mov Ther. 18 (3), 412-423 (2014).
  24. Gladstone, D. J., Danells, C. J., Black, S. E. The fugl-meyer assessment of motor recovery after stroke: A critical review of its measurement properties. Neurorehabil Neural Repair. 16 (3), 232-240 (2002).
  25. Yang, H., et al. Activities of daily living measurement after ischemic stroke: Rasch analysis of the modified barthel index. Medicine (Baltimore). 100 (9), e24926(2021).
  26. Bernardes-Oliveira, E., et al. Spectrochemical differentiation in gestational diabetes mellitus based on attenuated total reflection fourier-transform infrared (atr-ftir) spectroscopy and multivariate analysis. Sci Rep. 10 (1), 19259(2020).
  27. Almhdawi, K. A., Mathiowetz, V. G., White, M., Delmas, R. C. Efficacy of occupational therapy task-oriented approach in upper extremity post-stroke rehabilitation. Occup Ther Int. 23 (4), 444-456 (2016).
  28. Huo, C., et al. Fnirs-based brain functional response to robot-assisted training for upper-limb in stroke patients with hemiplegia. Front Aging Neurosci. 14, 1060734(2022).
  29. Lin, K. C., Huang, P. C., Chen, Y. T., Wu, C. Y., Huang, W. L. Combining afferent stimulation and mirror therapy for rehabilitating motor function, motor control, ambulation, and daily functions after stroke. Neurorehabil Neural Repair. 28 (2), 153-162 (2014).
  30. Li, H., et al. Upper limb intelligent feedback robot training significantly activates the cerebral cortex and promotes the functional connectivity of the cerebral cortex in patients with stroke: A functional near-infrared spectroscopy study. Front Neurol. 14, 1042254(2023).
  31. Zhuang, J. Y., Ding, L., Shu, B. B., Chen, D., Jia, J. Associated mirror therapy enhances motor recovery of the upper extremity and daily function after stroke: A randomized control study. Neural Plast. 2021, 7266263(2021).
  32. Hsieh, Y. W., et al. Treatment effects of upper limb action observation therapy and mirror therapy on rehabilitation outcomes after subacute stroke: A pilot study. Behav Neurol. 2020, 6250524(2020).
  33. Hsieh, Y. W., Lee, M. T., Chen, C. C., Hsu, F. L., Wu, C. Y. Development and user experience of an innovative multi-mode stroke rehabilitation system for the arm and hand for patients with stroke. Sci Rep. 12 (1), 1868(2022).
  34. Weatherall, A., Poynter, E., Garner, A., Lee, A. Near-infrared spectroscopy monitoring in a pre-hospital trauma patient cohort: An analysis of successful signal collection. Acta Anaesthesiol Scand. 64 (1), 117-123 (2020).
  35. Roldán, M., Kyriacou, P. A. Near-infrared spectroscopy (nirs) in traumatic brain injury (tbi). Sensors (Basel). 21 (5), 1586(2021).
  36. Bretas, R., Taoka, M., Hihara, S., Cleeremans, A., Iriki, A. Neural evidence of mirror self-recognition in the secondary somatosensory cortex of macaque: Observations from a single-cell recording experiment and implications for consciousness. Brain Sci. 11 (2), 157(2021).
  37. Szelenberger, R., Kostka, J., Saluk-Bijak, J., Miller, E. Pharmacological interventions and rehabilitation approach for enhancing brain self-repair and stroke recovery. Curr Neuropharmacol. 18 (1), 51-64 (2020).
  38. Schneider, D. M. Reflections of action in sensory cortex. Curr Opin Neurobiol. 64, 53-59 (2020).
  39. Gandhi, D. B., Sterba, A., Khatter, H., Pandian, J. D. Mirror therapy in stroke rehabilitation: Current perspectives. Ther Clin Risk Manag. 16, 75-85 (2020).
  40. Niu, H., et al. Test-retest reliability of graph metrics in functional brain networks: A resting-state fnirs study. PLoS One. 8 (9), e72425(2013).
  41. Arun, K. M., Smitha, K. A., Sylaja, P. N., Kesavadas, C. Identifying resting-state functional connectivity changes in the motor cortex using fnirs during recovery from stroke. Brain Topogr. 33 (6), 710-719 (2020).
  42. Deconinck, F. J., et al. Reflections on mirror therapy: A systematic review of the effect of mirror visual feedback on the brain. Neurorehabil Neural Repair. 29 (4), 349-361 (2015).

Przedruki i uprawnienia

Tagi

powrót sprawności kończyny górnejfunkcjonalna terapia zajęciowawspomagane ćwiczenia czynneruch biernyfunkcjonalna spektroskopia bliskiej podczerwieniremodeling funkcji mózguocena funkcji motorycznychrobotyka rehabilitacyjnaczynności życia codziennego
Badanie wpływu różnych rodzajów ćwiczeń na powrót do sprawności funkcjonalnej kończyny górnej u pacjentów z uszkodzeniem prawej półkuli w oparciu o fNIRS
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki korzystania z usługi

Zasady

Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.