Investigando o Efeito de Diferentes Tipos de Exercício na Recuperação Funcional do Membro Superior em Pacientes com Lesão do Hemisfério Direito com Base no fNIRS

O dano hemisférico cerebral pode levar à disfunção sensorial e motora dos membros contralaterais ^1,2,3, afetando negativamente o controle motor, a mobilidade e o aprendizado funcional dos pacientes em vários graus⁴ e, portanto, impondo pesados encargos às famílias e à sociedade⁵. Para pacientes com lesão no hemisfério direito (RHD), a velocidade de recuperação é menos do que satisfatória. No entanto, na maioria dos casos de DRC, os membros esquerdos afetados, estando no lado não dominante do corpo, têm recebido atenção insuficiente do paciente e dos cuidadores. Dado que a disfunção dos membros superiores e das mãos afeta seriamente a capacidade de realizar atividades diárias e a qualidade de vida, é necessário um método mais adequado para melhorar o efeito de reabilitação da função do membro superior em pacientes com DRC 6,7,8,9,10.

A terapia com exercícios é um método importante para ajudar os pacientes a recuperar a função dos membros. Para a reabilitação precoce de pacientes com lesão cerebral, geralmente são utilizados métodos de treinamento de movimento passivo (PM) e movimento ativo assistido (AAM). A MAA envolve a atividade de articulações específicas concluídas por meio de uma combinação de sua própria força muscular e assistência externa¹¹. A chave é que o paciente participe ativamente da reabilitação assistida. A prontidão do cérebro humano para ativar pode ajudar a estimular e integrar o sistema motor no ciclo de controle motor. Muitos estudos têm demonstrado que a MAA pode induzir alterações neuroplásticas, levando ao aumento da recuperação funcional dos^{pacientes12,13}.

A espectroscopia funcional de infravermelho próximo (fNIRS) é uma técnica de imagem baseada em princípios ópticos. De acordo com a correlação entre a atenuação da luz no tecido e as diferentes concentrações de substâncias absorventes de luz, o fNIRS pode analisar quantitativamente as mudanças de concentração na hemoglobina oxigenada e na hemoglobina desoxigenada no tecido cerebral, monitorando assim a atividade funcional do córtex cerebral¹⁴. Muitos estudos têm demonstrado que o fNIRS é um importante meio de monitorar a oxigenação cerebral e o metabolismo energético após lesão do hemisfério cerebral 15,16,17. Portanto, o fNIRS pode ser um método de monitoramento adequado para estudar as alterações do córtex cerebral relacionadas à recuperação da função motora do membro superior após lesão do hemisfério cerebral.

Os sinais motores produzidos por diferentes métodos de entrada sensorial e os estados de ajuste do córtex sensorial são diferentes^18,19. Os estímulos sensoriais produzidos pelos movimentos passivos e ativos estão intimamente relacionados à estabilidade da percepção e à capacidade de construir representações precisas do ambiente, que orientam o comportamento²⁰. Este estudo foi desenhado para explorar os efeitos de diferentes modos de exercício na reabilitação precoce do membro superior e na ativação cerebral em pacientes com lesões hemisféricas cerebrais, analisando dados de fNIRS e fornecer estratégias científicas para a reabilitação abrangente de pacientes no futuro.

O objetivo deste estudo foi investigar os efeitos da TOF combinada com diferentes tipos de exercício na função dos membros superiores e na remodelação cerebral em pacientes com DRC. Nossa hipótese é que o FOT-AAM é mais eficaz do que o FOT-PM na melhora da função do membro superior e da ativação cerebral em pacientes com RHD.

Este estudo foi um estudo controlado randomizado simples-cego e foi aprovado pelo Comitê de Ética do Centro de Pesquisa em Reabilitação da China (CRRC-IEC-RF-SC-005-01) e registrado no Registro Chinês de Ensaios Clínicos (MR-11-23-023832).

1. Participantes

1. Com base na literatura existente²¹, use os escores relatados da Avaliação Fugl-Meyer da extremidade superior (FMA-UE) do grupo experimental e do grupo controle após 4 semanas de tratamento como padrão para calcular o tamanho da amostra. Para um tamanho de efeito estimado de 0,28, um nível de teste (α) de 0,05, uma distribuição bilateral para o valor Z e uma potência de 0,8, o tamanho amostral calculado é 28. Assumindo uma taxa de abandono de 10%, o tamanho final da amostra necessária é 32.
2. Recrutar pacientes do Departamento de Terapia Ocupacional do Centro de Pesquisa de Reabilitação da China. Selecione os pacientes de acordo com os seguintes critérios de inclusão: diagnóstico de lesão do hemisfério direito (RHD) de primeiro início; tempo de início em 3 meses; idade entre 18 e 75 anos; Pontuação do Mini-Exame do Estado Mental (MEEM)²²> 20; Brunnstrom estágio I ou II²³ para o membro superior e mão; e destro.
3. Excluíram pacientes com depressão óbvia, ansiedade ou doenças físicas graves concomitantes e aqueles que não cooperaram com o treinamento foram excluídos.
4. Inclua apenas os participantes que assinam um termo de consentimento informado antes do estudo. O fluxograma de recrutamento é mostrado na Figura 1.

2. Aleatoriedade e alocação

1. Aloque aleatoriamente os pacientes que atendem aos critérios experimentais no grupo experimental (GE) e no grupo controle (GC). Designe um terapeuta não envolvido na avaliação ou seleção do sujeito para realizar o procedimento de randomização com um gerador de dados aleatórios em um computador (https://www.randomizer.org/).

3. Intervenção

1. Dê a ambos os grupos terapia medicamentosa convencional e reabilitação convencional. Dê a todos os pacientes 20 minutos de terapia ocupacional funcional (FOT) e 10 minutos de diferentes tipos de exercícios de membros superiores (o GE realizou o movimento ativo assistido e o GC realizou o movimento passivo) diariamente por um total de 30 minutos por dia, 5 dias por semana durante 4 semanas. Para garantir a consistência da intervenção, selecione um terapeuta para realizar todas as intervenções e ofereça treinamento pré-pesquisa a esse terapeuta.
2. Terapia ocupacional funcional (FOT):
   NOTA: O paciente usa as articulações metacarpofalângicas e interfalangeanas do dedo afetado para realizar movimentos de preensão dos dedos impulsionados pela luva no lado saudável.
   1. Faça com que o terapeuta mova passivamente o ombro, cotovelo, pulso, polegar e dedos do membro afetado por aproximadamente 1 min.
   2. Após os movimentos passivos, instrua o paciente a usar o membro e a mão não afetados para acionar o membro afetado e a mão para realizar atividades como empurrar um rolo de espuma, levantar uma estaca de madeira, levantar pequenas varas de madeira e segurar uma bola. Escolha duas a três atividades para cada sessão de treinamento de acordo com a condição do paciente.
3. Movimento ativo assistido (AAM)
   1. Selecione um dispositivo de treinamento de reabilitação para a mão que será treinada. O dispositivo foi projetado para ajudar o paciente a realizar movimentos passivos ou ativos. Selecione o modo Smart Mirror e defina o tempo para 10 min. Pergunte ao paciente sobre seus sentimentos e escolha entre os níveis de 1 a 10 de acordo com a experiência e tolerância do paciente. Em seguida, clique no botão Iniciar .
   2. À medida que a mão não afetada realiza a preensão voluntária, instrua o paciente a observar o movimento e tentar agarrar com a mão afetada com o auxílio da luva (Figura 2A).
   3. À medida que a mão não afetada é aberta voluntariamente, instrua o paciente a observar o movimento e tentar abrir os dedos da mão afetada com o auxílio da luva (Figura 2B)
      NOTA: Quando a mão não afetada agarra, os sensores da luva não afetada não conseguem detectar o sinal de luz bloqueado e a luva do lado não afetado será acionada para agarrar. Quando a mão não afetada se abre, os sensores na luva não afetada detectam um sinal luminoso e acionam a luva na mão não afetada para abrir.
   4. Repita o processo acima ciclicamente por 10 min, após o qual o equipamento encerrará o processo de treinamento automaticamente.
4. Movimento passivo (PM)
   1. Faça com que o paciente use o mesmo dispositivo para realizar a preensão passiva e a abertura das mãos. Coloque a luva correspondente na mão afetada. Selecione o Modo Passivo, defina o Tempo para 10 min, ajuste a intensidade dos níveis 1-10 de acordo com as sensações do paciente e clique no botão Iniciar .
   2. Instrua o paciente a permanecer relaxado e a fechar e abrir a mão afetada com o auxílio da luva (Figura 2C). Faça com que o paciente continue por 10 minutos, após o qual o dispositivo encerrará o treinamento automaticamente.

4. Apreciação

1. Faça com que as avaliações clínicas sejam realizadas por outro terapeuta que não esteja cego para as tarefas do grupo. Peça a este terapeuta que avalie cada paciente duas vezes: uma antes da intervenção e outra imediatamente após as 4 semanas de intervenção.
   1. Colete informações básicas do paciente, incluindo idade, sexo e tipo de lesão.
   2. Avalie a função motora da extremidade superior antes e após a intervenção usando a Avaliação de Fugl-Meyer para a extremidade superior (FMA-UE)²⁴. Além disso, use o componente punho-mão do FMA (FMA-WH) para avaliar a função da mão dos pacientes.
   3. Avaliar a capacidade de realizar atividades diárias por meio do índice de Barthel modificado (IMC)²⁵.
   4. Monitore a ativação de áreas motoras primárias durante tarefas motoras passivas usando fNIRS.
   5. Aquisição de dados de espectroscopia funcional de infravermelho próximo
      1. Obtenha um sistema de imagem funcional cerebral de infravermelho próximo do tipo pesquisa com o qual coletar os dados fNIRS. Tal sistema usa três comprimentos de onda de luz infravermelha próxima (780, 805 e 830 nm) para monitorar mudanças na concentração de oxihemoglobina (Δ [Oxy-Hb]) e desoxihemoglobina (Δ [Deoxy-Hb]) e a concentração total de hemoglobina (Δ [Hb]); sua taxa de amostragem é de 13 Hz.
      2. De acordo com o sistema internacional 10-20, coloque 4 emissores de fonte de luz e 4 detectores no córtex motor primário bilateral (M1), com um total de 20 canais. Veja a Figura 3 para as posições específicas.
   6. Procedimento da tarefa
      1. Conduza a avaliação do fNIRS em 5 tentativas consecutivas em um paradigma modular (repouso [15 s]-tarefa [30 s]-repouso [15 s]), conforme descrito nas etapas 4.1.6.2-4.1.6.9 (ver Figura 4).
      2. Abra a interface do computador fNIRS e insira as informações básicas do paciente. Em seguida, escolha o arranjo optodo 2X4(R), 2X4(L). Escolha o paradigma de tarefa 15-30-15 e defina o tempo de avaliação como 5.
      3. Coloque o dispositivo do sistema de infravermelho próximo no paciente de acordo com o layout dos optodes. Ajuste as posições dos emissores e detectores e remova cuidadosamente o cabelo para que os optódios fiquem em contato próximo com o couro cabeludo. Após a conclusão do ajuste, clique no botão OK .
      4. Vá para a interface de ajuste automático de sinal do sistema, clique em Standby e ajuste todos os canais para exibir verde (sinal bom).
      5. Coloque a luva na mão afetada do paciente. Selecione o modo de exercício passivo . Como a frequência de treinamento mudará com a força, selecione a força média, ou seja, 5 marchas, para cada sujeito durante o teste.
      6. Clique no botão Iniciar na interface do computador fNIRS. Execute a tarefa em 3 fases. Meça uma fase inicial de repouso de 15 s, contando de 15 s até 0 s. Durante esse processo, instrua o paciente a sentar-se em silêncio na cadeira, ficar quieto e tentar não pensar em outras coisas para que o cérebro fique relaxado.
      7. Quando o tempo contar até 0 s, clique no botão Iniciar do dispositivo manual. A mão afetada do paciente começará a agarrar passivamente e abrir movimentos com o auxílio da luva. Neste momento, o computador começará a contagem regressiva a partir de 30 s, que é a duração do movimento passivo. Quando a contagem regressiva atingir 0 s, clique no botão Parar do dispositivo manual para encerrar o exercício. A frequência de agarrar e abrir é definida pelo dispositivo; 3 ciclos de preensão e abertura serão concluídos 3 vezes durante a tarefa de 30 s.
      8. Comece outro período de descanso de 15 s, conforme descrito anteriormente. Quando esse intervalo tiver passado, o primeiro teste rest-task-rest terminará.
      9. Repita o teste rest-task-rest acima 5 vezes e, em seguida, termine o teste fNIRS.
   7. Análise de dados de infravermelho próximo:
      1. Para esta análise, utilize o software de análise de dados instalado no sistema fNIRS, conforme descrito abaixo.
      2. Elimine os dados discrepantes causados por artefatos de movimento severos em todos os canais e os dados descartados.
         NOTA: Quando este protocolo foi realizado, 1 outlier no GE, 1 outlier no GC e 2 casos de dados descartados no GC foram eliminados.
      3. Descarte todos os canais com artefatos de movimento óbvios.
      4. Conduza a média de sobreposição dos canais esquerdo e direito (10 canais de cada lado) separadamente.
      5. Use um filtro passa-banda (0,01-0,08 Hz) para remover componentes de ruído com flutuações periódicas óbvias no sinal, incluindo ruído mecânico e ruído fisiológico. Os tipos de ruído fisiológico que devem ser eliminados incluem frequência cardíaca (aproximadamente 1 Hz), respiração (aproximadamente 0,2-0,3 Hz), ondas de Mayer (aproximadamente 0,1 Hz) e flutuações fisiológicas de frequência extremamente baixa (<0,01 Hz).
      6. Tome os 15 s antes e depois do início da tarefa experimental como linha de base e tome um bloco (rest [15 s]-task [30 s]-rest [15 s]) como unidade de teste. Sobreponha os cinco blocos e pegue a média.
      7. Use o método Savitzky-Golay para suavização. Defina o número de pontos de suavização para 5 e o número de tempos de suavização para 1²⁶.
      8. Após o pré-processamento, calcule os valores integrais e centróides.
      9. Utilizar o teste de Shapiro-Wilk (Shapiro-Wilk, SW) para testar a normalidade dos valores do centróide, os valores integrais e suas diferenças antes e após a intervenção nos dois grupos; considerar os dados normalmente distribuídos se o valor de P resultante for >0,05.
      10. Use o teste t de amostra independente para comparar os dados entre os dois grupos antes e depois da intervenção. Use o teste t de amostra pareada para comparar os valores do centróide e os valores integrais dentro dos dois grupos antes e depois da intervenção.

5. Estatísticas

1. Use o SPSS para a análise estatística.
2. Teste a normalidade dos dados usando o teste SW.
3. Compare os dados gerais dos pacientes em cada grupo usando o teste exato de Fisher ou um teste t de amostra independente.
4. Os dados comportamentais foram comparados entre os grupos e dentro dos grupos usando ANOVA repetida e descritos como média ± desvio padrão.

Referência
De outubro de 2021 a junho de 2023, recrutamos 35 pacientes, 32 dos quais concluíram o estudo; Nenhum paciente apresentou eventos adversos durante o estudo.

Em relação aos sintomas clínicos dos dois grupos de pacientes (Tabela 1), as médias de idade do GE e do GC foram de 53,19 ± 10,72 e 55,88 ± 12,32 anos (P = 0,515), respectivamente. Não houve diferenças significativas em sexo, tipo de doença, escores FMA-UL ou escores MBI (P > 0,05). Antes da intervenção, os escores FMA-WH de todos os pacientes em ambos os grupos eram de 0 pontos.

A FMA-UL tem alto significado clínico e pode avaliar de forma eficaz e confiável o envolvimento dos membros superiores em pacientes com lesão cerebral. O FMA-UL tem um total de 33 itens de avaliação do membro superior, e cada pontuação unidirecional é atribuída como 2 pontos para conclusão completa, 1 ponto para conclusão parcial e 0 pontos para não conclusão. O escore total possível de movimento do membro superior é de 66 pontos. Como subcategoria da FMA-UL, a escala de punho e mão (FMA-WH) possui 12 itens, com pontuação total possível de 24 pontos.

Os resultados da análise de variância de medidas repetidas mostraram que o principal efeito do grupo no escore FMA-UL foi significativo, F = 5,564, p = 0,030, ɳ2p = 0,214; o principal efeito do tempo foi significativo, F = 34,716, p < 0,001, ɳ2p = 0,831; o efeito de interação do grupo e do tempo foi significativo, F = 5,554, p = 0,030, ɳ2p = 0,256. (Tabela 2)

O principal efeito do grupo sobre o escore FMA-WH foi significativo, F = 8,817, p = 0,006, ɳ2p = 0,227; o principal efeito do tempo foi significativo, F = 13,357, p = 0,001, ɳ2p = 0,308; O efeito da interação entre tempo e grupo foi significativo, F = 8,817, p = 0,006, ɳ2p = 0,227. (Tabela 2).

O índice de Barthel modificado é amplamente utilizado para avaliar a capacidade de realizar atividades diárias e mede a capacidade de uma pessoa de realizar dez dessas atividades básicas. A pontuação total possível no índice de Barthel é de 100 pontos, e quanto maior a pontuação, mais forte é a capacidade do paciente de realizar atividades da vida diária.

O principal efeito do grupo sobre o escore do MBI foi significativo, F = 8,512, p = 0,007, ɳ2p = 0,221; o principal efeito do tempo foi significativo, F = 588,559, p < 0,001, ɳ2p = 0,952; o efeito de interação entre grupo e tempo foi significativo, F = 10,425, p = 0,003, ɳ2p = 0,258. (Tabela 2).

O valor integral é a integral do sinal de oxigênio no sangue durante a execução da tarefa e reflete a magnitude da resposta hemodinâmica durante a tarefa. O valor do centróide é o(s) tempo(s) mostrado(s) pela linha vertical do centro da área de mudança do sinal de oxigênio no sangue durante todo o período da tarefa e é um indicador de mudanças de curso de tempo ao longo da tarefa, representando a velocidade da resposta hemodinâmica27.

Não houve diferença significativa nos valores integrais ou centróides entre os dois grupos antes (Figura 5A) da intervenção (P > 0,05). Após a intervenção, o valor integral do hemisfério direito dos sujeitos do GC foi de 0,20 ± 0,32, o valor integral do hemisfério direito dos sujeitos do GE foi de -0,06 ± 0,24, e houve diferença significativa nas médias gerais dos dois grupos (t=-2,489, d=0,92, P = 0,020, P < 0,025 é considerado estatisticamente significativo) (Tabela 3). Após a intervenção, o valor integral do hemisfério esquerdo dos sujeitos do GC foi de 0,18 ± 0,32, o valor integral do hemisfério esquerdo dos sujeitos do grupo GE foi de -0,04±0,26 e não houve diferença significativa nas médias gerais dos dois grupos (t=-1,975, P=0,059, d=0,75). Não houve diferenças significativas nos valores do centróide entre os dois grupos após a intervenção (P > 0,025) (Figura 5B).

Figura 1: Fluxograma de recrutamento. Um total de 35 indivíduos foram recrutados, dos quais 2 indivíduos não atenderam aos requisitos e 1 sujeito desistiu devido à epidemia, e 32 indivíduos foram finalmente incluídos. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2: Treinamento de reabilitação de membros superiores com diferentes modos de movimento. (A, B) GE realizando treinamento ativo de reabilitação da mão. (C) GC realizando treinamento passivo de reabilitação da mão. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3: Arranjo e localização dos feixes de luz. Um círculo vermelho representa uma fonte de luz, um círculo azul representa um detector e o caminho do feixe é mostrado entre eles. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4: Paradigma da tarefa. Uma tarefa de repouso (15 s) (30 s) - descanso (15 s) foi usada como unidade de teste e repetida 5 vezes no total. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 5: Gráficos de dispersão mostrando as distribuições dos valores do centróide e dos valores integrais do hemisfério direito nos dois grupos de pacientes. (A) Antes da intervenção. (B) Após a intervenção. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Tabela 1: Características do sujeito. FMA: Avaliação Fugl-Meyer; MBI: Índice de Barthel Modificado; PM: movimento passivo; MAA: movimento ativo assistido; FOT: terapia ocupacional funcional.

Tabela 2: Resultados da análise da ANOVA de duas vias repetida realizada em GRUPO, TEMPO e efeito de interação em FMA-UL, FMA-WH e MBI.

Tabela 3: Comparação dos dados do fNIRS entre os dois grupos após a intervenção.

Os autores declaram que a pesquisa foi conduzida na ausência de qualquer relação comercial ou financeira que pudesse ser interpretada como um potencial conflito de interesses.