Interwencje terapeutyczne dla osób po amputacji kończyny górnej poddawanych selektywnym transferom nerwów
October 29th, 2021
Ta praca przedstawia protokół poprawy funkcji protetycznych po selektywnej operacji transferu nerwów. Interwencje rehabilitacyjne obejmują informowanie i selekcję pacjenta, wspomaganie gojenia się ran, reaktywację korową obszarów czuciowo-motorycznych kończyny górnej, trening selektywnej aktywacji mięśni, obsługę protez w życiu codziennym oraz regularne oceny kontrolne.
Selektywne transfery nerwów, znane również jako TMR, mogą poprawić funkcję protezy. Jednak, aby w pełni wykorzystać tę technikę, potrzebna jest specyficzna rehabilitacja, którą tutaj prezentujemy. Protokół ten jest dobrze skonstruowany, dzięki czemu jest łatwy w użyciu dla terapeutów z niewielkim doświadczeniem.
Ponadto został przetestowany na ponad 30 pacjentach poddawanych TMR. Na początek zbierz historię medyczną pacjenta i zapytaj go o oczekiwania dotyczące rehabilitacji protetycznej oraz wymagania dotyczące systemu protetycznego w życiu codziennym. Na podstawie tych informacji i badania przedyskutuj, czy ukierunkowane unerwienie mięśni lub krótki TMR jest dobrym rozwiązaniem dla pacjenta.
Uzgodnij w zespole i z pacjentem wykonanie zabiegu TMR. Po operacji TMR należy ułatwić proces reinerwacji na poziomie kory mózgowej za pomocą terapii lustrzanej, ustawiając lustro przed pacjentem. Następnie poproś pacjenta, aby ukrył kikut za lustrem i poinstruuj go, aby wykonywał różne ruchy zdrową ręką, obserwując jej odbicie w lustrze.
Alternatywnie, użyj metody ruchów wyobrażonych w procesie reinerwacji, prosząc pacjenta o wyobrażenie sobie różnych ruchów amputowanej ręki i ramienia przy zamkniętych oczach. Jeśli korzystasz z treningu lateralizacji, przedstaw pacjentowi karty, które pokazują lewą lub prawą rękę i ramiona i poproś o nazwę strony. Następnie przekaż pacjentowi informację zwrotną na temat jego wyboru.
Aby uzyskać trening sygnałów, najpierw zapoznaj się z raportem operacyjnym, aby zrozumieć, które części mięśni są unerwione, a które nerwy zostały przeniesione. Trzy miesiące po operacji oceń aktywność mięśni wolicjonalnych, konfigurując elektromiograficzny system elektromiograficzny lub biofeedback SEMG. Usuń nadmiar włosów na ciele, martwe płatki skóry, olej lub krem ze skóry pacjenta, aby zmniejszyć impedancję, zanim wyjaśnisz pacjentowi cel oceny i funkcjonalność systemu.
Poinstruuj pacjenta, aby wykonywał ruchy dłoni i ramienia w zależności od pierwotnej funkcji nerwów dawcy i spróbuj dotknąć mięśnia. Umieść powierzchniową elektrodę EMG na skórze powyżej mięśnia i jeśli amplituda sygnału podczas aktywacji jest dwa do trzech razy wyższa niż podczas relaksacji, rozważ ponowne unerwienie, aby zakończyło się sukcesem. Po zmierzeniu wolicjonalnej aktywacji wszystkich nerwów, zanotuj, które mięśnie mogą być aktywowane za pomocą jakiego polecenia motorycznego i poproś pacjenta o trenowanie poleceń motorycznych w domu.
Następnie rozpocznij trening selektywnej aktywacji unerwionych mięśni za pomocą elektrody SEMG, aby odebrać sygnały mięśniowe biorcy i poproś pacjenta, aby pomyślał o wcześniej ocenionych wzorcach ruchowych. Następnie wyświetlaj aktywność mięśni za pomocą biofeedbacku EMG. Po zapoznaniu się z notatkami z poprzedniej oceny poproś pacjenta o wykonanie pożądanych ruchów obustronnie, jeśli jest to łatwiejsze.
Gdy tylko pacjent będzie w stanie aktywować mięsień, poproś go o wielokrotną aktywację i pełne rozluźnienie mięśnia. Poinstruuj pacjenta, aby wykonywał różne ruchy i ustawiał elektrodę w różnych miejscach, aby znaleźć kombinację prowadzącą do najwyższej amplitudy. Po znalezieniu zaznacz go na skórze.
Jeśli można aktywować więcej mięśni, trenuj aktywację i rozluźnienie każdego mięśnia z osobna, a gdy możliwa jest rozsądna kontrola pojedynczego mięśnia, pokazuj aktywność dwóch mięśni. Zacznij od antagonistycznych mięśni lub ruchów, takich jak otwieranie i zamykanie dłoni, i poinstruuj pacjenta, aby aktywował jeden mięsień, podczas gdy drugi powinien być tak rozluźniony, jak to tylko możliwe. Wypróbuj różne wskazówki ruchowe dla obu mięśni, jeśli takie selektywne działanie nie jest możliwe.
Pociesz pacjenta, wyjaśniając wymóg pewnego szkolenia w zakresie selektywności. Gdy tylko zostanie osiągnięta selektywna aktywacja dwóch mięśni, dodaj jeszcze jeden mięsień i powtarzaj procedurę, aż pacjent będzie mógł selektywnie aktywować każdy mięsień. Po ustaleniu selektywnej aktywacji wszystkich sygnałów należy wprowadzić protezę ręki na stole.
Poproś pacjenta, aby kontrolował protezę ręki podczas uważnego jej obserwowania, a jeśli sprzęt protetyczny na to pozwala, wyjaśnij pacjentowi, że niska amplituda EMG odpowiada powolnemu ruchowi, podczas gdy szybki ruch osiąga się dzięki wysokiemu sygnałowi. Pozwól pacjentowi przetestować różne prędkości ruchu. Następnie aktywuj protezę stawu łokciowego lub nadgarstka, pozwól pacjentowi ją kontrolować, a po osiągnięciu dobrej kontroli poziomów sygnału włącz wszystkie stawy protetyczne i włącz jednoczesną kontrolę.
Kiedy pacjent zostanie wyposażony w nową protezę, wyjaśnij mu podstawowe funkcje protezy, takie jak stopnie swobody, jak działa przełączanie między aktywnymi stawami, stan wodoodporności protezy i sposób jej czyszczenia. Następnie przeszkol pacjenta, aby poruszał protezą bez zewnętrznych przedmiotów, a w tym celu poinstruuj pacjenta, aby zmieniał prędkość ruchu, jeśli proteza pozwala na różne prędkości ruchu. Aby zwiększyć złożoność, poproś pacjenta o sterowanie protezą w różnych pozycjach i jednoczesne łączenie więcej stopni swobody.
Na trening manipulacji obiektami zapewnij pacjentowi różne przedmioty, takie jak piłki antystresowe lub drewniane klocki i wyjaśnij, że manipulowanie obiektami dodaje kolejną warstwę złożoności. Poproś pacjenta, aby swoją zdrową ręką włożył przedmiot do protezy ręki i zamknął ją. Następnie pozwól pacjentowi przesunąć protezę stawu łokciowego lub nadgarstkowego przed zwolnieniem przedmiotu.
Następnie należy położyć przedmiot na stole lub półce i poprosić pacjenta, aby podniósł go za pomocą protezy ręki i umieścił w innym miejscu. Na koniec trenuj czynności życia codziennego, zanim pacjent zostanie zwolniony z rehabilitacji i zacznie korzystać z urządzenia w domu. W celu przeprowadzenia badań kontrolnych należy zaprosić pacjenta na wielospecjalistyczną konsultację lekarską trzy miesiące po wypisaniu ze szpitala rehabilitacyjnego.
Zapytaj pacjenta o korzystanie z protezy w domu i pracy lub czy pacjent napotkał jakiekolwiek problemy, a następnie oceń funkcję protezy za pomocą standardowych testów. W niniejszym badaniu, spośród 30 pierwotnie włączonych uczestników, tylko 13 przeszło rehabilitację protezową, a 10 było dostępnych do oceny kontrolnej. Funkcja protezy została oceniona za pomocą procedury oceny dłoni South Hampton, testu ramienia Action Research i testów relokacji spinacza do bielizny.
W SHAP i ARAT wyższe wyniki oznaczają lepszą funkcję, na co wskazywało również krótszy czas potrzebny na CPRT. Stwierdziliśmy, że stosowanie powierzchniowego biofeedbacku EMT jest niezwykle pomocne w rehabilitacji. Mimo to czas trwania rehabilitacji jest stosunkowo długi ze względu na unerwienie mięśnia.
Nasz zespół bada obecnie, w jaki sposób TMR zmienia rekrutację wielooddziałową. Planujemy wykorzystać tę wiedzę do poprawy kontroli protetycznej w przyszłości.
Przegląd
Ten artykuł przedstawia zstrukturyzowany protokół zwiększający funkcję protezy po wybiórczej operacji przeniesienia nerwu. Opisuje interwencje rehabilitacyjne mające na celu poprawę wyników u pacjentów poprzez różne techniki treningowe i oceny.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauki
- Rehabilitacja
- Prostetyki
Tło
- Wybiórcze przeniesienia nerwów mogą znacząco poprawić funkcję protezy.
- Sprecyzowany protokół rehabilitacyjny jest niezbędny, aby zmaksymalizować korzyści z tej techniki.
- Protokół został przetestowany na ponad 30 pacjentach.
- Obejmuję różne metody reaktywacji korowej i treningu mięśni.
Cel badania
- Aby zapewnić kompleksowy protokół rehabilitacyjny dla pacjentów poddawanych wybiórczemu przeniesieniu nerwu.
- Aby zwiększyć funkcjonalne używanie protez w życiu codziennym.
- Aby wspierać terapeutów w wdrażaniu skutecznych strategii rehabilitacyjnych.
Stosowane metody
- Ocena pacjenta i zbieranie historii medycznej.
- Terapia lustrzana i wyobrażone ruchy dla reaktywacji korowej.
- Biofeedback powierzchniowej elektromiografii (SEMG) dla treningu aktywacji mięśni.
- Trening selektywnej aktywacji mięśni i obsługi protezy.
Główne wyniki
- Sukces reaktywacji był wskazany przez zwiększenie amplitudy sygnałów mięśniowych.
- Pacjenci wykazali poprawę kontroli nad ruchami protezy.
- Trening prowadził do lepszego funkcjonalnego używania protez w działaniach codziennych.
- Regularne oceny powtórnych wizyt wykazywały utrzymujące się poprawy w funkcji protezy.
Wnioski
- Zstrukturyzowany protokół rehabilitacyjny jest skuteczny w poprawie funkcji protezy.
- Zaangażowanie pacjenta i indywidualny trening są kluczowe dla sukcesu wyników.
- Ciągła ocena i wsparcie są niezbędne dla długoterminowego sukcesu.
Często zadawane pytania
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.
