Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

Methoden om Farmacologisch geïnduceerde veranderingen in Motor Function te kwantificeren in Human Incomplete SCI

Published: April 18, 2011 doi: 10.3791/2148

Summary

Deze video toont modulatie van de reflex-activiteit, volitionele kracht en het lopen door middel van klinische en kwantitatieve beoordeling bij personen met motorische incomplete dwarslaesie als gevolg van een acute orale toediening van een serotonine heropname remmers (SSRI's).

Abstract

Ruggenmergletsel (SCI) is een slopende aandoening, die ernstige tekorten produceert in volitional motorische controle. Volgende medische stabilisatie, herstel van SCI omvat meestal een lange termijn revalidatie. Tijdens het herstel van loopvaardigheid is een primair doel voor veel patiënten vroeg na een blessure, die met een motor incomplete dwarslaesie, wat aangeeft gedeeltelijke behoud van volitionele controle, kunnen de voldoende residuele dalende wegen nodig zijn om dit doel te bereiken. Echter, ondanks fysieke ingrepen, zijn motorische stoornissen inclusief zwakte, en de manifestatie van abnormale onwillekeurige reflex-activiteit, de zogenaamde spasticiteit of spasmen, gedachte om bij te dragen tot een vermindering van het lopen herstel. Doctrinaire gedachte suggereert dat sanering van deze abnormale motorische reflexen geassocieerd met SCI zal produceren functionele voordelen voor de patiënt. Bijvoorbeeld, zullen artsen en therapeuten voorzien in specifieke farmacologische of fysieke ingrepen gericht op het verminderen van spasticiteit of spasmen, hoewel er nog steeds weinig empirische gegevens die suggereren dat deze strategieën loopvaardigheid te verbeteren.

In de afgelopen decennia, heeft vergaren van data suggereerden dat specifieke neuromodulatory middelen, waaronder middelen die na te bootsen of vergemakkelijken de acties van de monoamines, inclusief serotonine (5HT) en norepinefrine (NE), kunnen initiëren of vergroten wandelen gedrag in diermodellen van SCI. Interessant, kunnen veel van deze middelen, in het bijzonder 5HTergic agonisten, sterk toenemen spinale prikkelbaarheid, die ook op zijn beurt reflex activiteit verhoogt bij deze dieren. Contra-intuïtief de traditionele theorieën over herstel na de menselijke SCI, het empirisch bewijs van basis-wetenschappelijke experimenten suggereren dat deze reflex hyper prikkelbaarheid en het genereren van bewegingsapparaat gedrag worden gedreven, parallel door neuromodulatory ingangen (5-HT) en kan nodig zijn voor functioneel herstel na SCI.

De toepassing van dit nieuwe concept is afgeleid van uitgangsmateriaal wetenschappelijke studies naar het herstel te bevorderen volgende menselijke SCI zou blijken te zijn naadloos, hoewel de directe vertaling van de bevindingen kan zeer uitdagend zijn. Met name in de diermodellen, een geïmplanteerde catheter vergemakkelijkt de levering van de zeer specifieke 5HT agonist verbindingen direct op de spinale circuits. De vertaling van deze techniek voor de mens is gehinderd door het ontbreken van specifieke chirurgische technieken of farmacologische middelen beschikbaar zijn gericht op 5HT receptor subtypes die veilig en effectief zijn voor klinische proeven op mensen. Echter, kan orale toediening van algemeen beschikbare 5HTergic agenten, zoals selectieve serotonine heropname remmers (SSRI's), wordt een haalbare optie is de centrale 5-HT concentraties stijgen ter vergemakkelijking van het lopen herstel bij de mens. Systematische kwantificering van hoe deze SSRI's moduleren menselijke motor gedrag na SCI, met een specifieke focus op kracht, reflexen, en het herstel van loopvaardigheid, ontbreken.

Deze video demonstratie is een progressieve poging om systematisch en kwantitatief beoordelen van de modulatie van de reflex-activiteit, volitionele kracht en het lopen naar aanleiding van de acute orale toediening van een SSRI in de menselijke SCI. Middelen worden toegepast op enkele dagen tot de onmiddellijke effecten op de functie in deze patiëntenpopulatie, met lange-termijn studies met herhaalde toediening van het geneesmiddel in combinatie met intensieve fysieke ingrepen te beoordelen.

Protocol

Voor de beoordeling van de effecten van acute orale toediening van een SSRI (10 mg escitalopram oxalaat, Lexapro, Bos Pharmaceuticals, Inc) op de motorische activiteit bij personen met een motorische incomplete dwarslaesie, een dubbel-blinde, gerandomiseerde, placebo gecontroleerde cross-over design is toegepast. Als onderdeel van de inclusiecriteria, zullen onderwerpen worden verplicht om een ​​14 dagen wash-out periode ondergaan voor alle antidepressiva, anti-spastische medicatie en andere geneesmiddelen met bekende interacties van de SSRI's.

Twee uur is vereist voor elk van de experimentele protocols, bestaande uit klinische, kwantitatieve statische en dynamische kwantitatieve beoordelingen. Een 4,5 uur vertraging wordt gegeven na toediening van geneesmiddelen (de tijd tot de piekplasmaconcentratie) 7. Onderwerpen zijn opnieuw getest na toediening van geneesmiddelen met behulp van een identieke experimentele set-up en paradigma in dienst tijdens de pre-medicatie testen. Na de pre-en post-testen van de eerste medicatie (SSRI of placebo), een minimum van 7 dagen scheidt de twee testcondities (half-life van agenten is ongeveer 27 uur).

Deel 1: Klinische evaluatie

Modified Ashworth

Spasticiteit van de quadriceps en hamstring spiergroepen wordt gekwantificeerd met behulp van de Modified Ashworth Scale (beslag).

  1. Het individu is liggende geplaatst op opgevulde mat.
  2. Spastische reflexen worden gesorteerd op een 0-4 schaal, bestaande uit gehele getallen in aanvulling op een graad '1 + '. De criteria voor het sorteren is gebaseerd op de onderstaande tabel (tabel 1).
  3. Voor de beoordeling van quadriceps spasticiteit, is de patiënt been omhoog off van de mat en volledig uitgebreid door steun in het kader van de dij en enkel, met uitgebreide contralaterale been. Een stuk is verstrekt aan de quadriceps door middel van stevige passieve flexie over het kniegewricht. De respons op stuk is gekwantificeerd in overeenstemming met de onderstaande schaal.
  4. Voor de beoordeling van hamstring spasticiteit, is de patiënt been omhoog off van de mat en volledig gebogen door de steun onder de heup en de enkel, met contralaterale been gestrekt. Een stuk is verstrekt aan de hamstrings door middel van stevige passieve extensie over het kniegewricht. De respons op stuk is gekwantificeerd in overeenstemming met de onderstaande schaal.
  5. Ruwe scores worden omgezet naar een ordinale schaal en opgeteld bilateraal om een ​​samengestelde score te krijgen.

Ruggenmerg assessment tool voor spastisch reflexen

De omvang of de duur van de flexoren spasmen, extensoren spasmen, en clonus wordt gekwantificeerd met behulp van de Spinal Cord Assessment Tool voor spastische reflexen (scats)

  1. Het individu is liggende geplaatst op opgevulde mat.
  2. Spastische reflexen worden gesorteerd op een 0-3 schaal met behulp van hele getallen. De criteria voor het sorteren zijn gebaseerd op de onderstaande tabel (tabel 2).
  3. Voor de beoordeling van flexor spasmen, zijn beide benen volledig uitgebreid met schoenen van de patiënt en sokken verwijderd. Een speldenprik is aangevraagd voor 1 seconde aan de mediale boog van de voet van het onderwerp. De omvang van de beweging van de grote teen, knie en heup gekwantificeerd in overeenstemming met de onderstaande schaal.
  4. Voor de beoordeling van extensor spasmen, wordt het been ondersteund in 90 ° flexie in de heup en 110 ° flexie van de knie, met contralaterale been gestrekt. Vanuit deze positie het been is flink uitgebreid en gelegd om te rusten op de mat. De duur van de quadriceps zichtbare activiteit, opgemerkt door een superieure patella verplaatsing, wordt gekwantificeerd in overeenstemming met de onderstaande schaal.
  5. Voor de beoordeling van clonus, is het onderbeen iets opgetild van de mat en de enkel is geplaatst in neutraal tot licht plantairflexie, met contralaterale been gestrekt. Een stuk van de plantarflexors wordt geleverd via een levendige passieve dorsaalflexie van de enkel. De duur van de clonische barsten wordt gekwantificeerd in overeenstemming met de onderstaande schaal.
  6. Scores worden opgeteld binnen en tussen de benen naar een samengestelde score te verkrijgen.

Onderste extremiteit motor score

De mogelijkheid voor een individu om volitionally contract spieren in overeenstemming met myotomes wordt beoordeeld aan de hand van de ASIA onderste extremiteit Motor Score (LEMS).

  1. Het individu is liggende geplaatst op opgevulde mat.
  2. Kracht is beoordeeld op een 0-5 schaal met behulp van hele getallen. De criteria voor het sorteren zijn gebaseerd op de onderstaande tabel (tabel 3).
  3. De heup flexoren (L2 myotoom) worden beoordeeld door de patiënt poging om hip flex van de rugligging, en manuele weerstand wordt geleverd als nodig is. Als de patiënt niet in staat is om volledig te verplaatsen tegen de zwaartekracht, de heup wordt extern gedraaid om de effecten van de zwaartekracht en flexie in de heup te verminderen is het weer geprobeerd.
  4. De knie extensoren (L3 myotoom) worden beoordeeld door de patiënt poging om de knie uit te breiden van een flex positie, draaien om de examinatoren onderarm, en manuele weerstand wordt geleverd als nodig is. Als de patiënt niet in staat is om volledig te verplaatsen tegen de zwaartekracht, is de heup naar buiten gedraaid naar het e verminderenEVOLGEN van de zwaartekracht en knie-extensie is opnieuw geprobeerd.
  5. De enkel dorsiflexors (L4 myotoom) worden beoordeeld door de patiënt poging om dorsaalflexie enkel met het been gestrekt, manuele weerstand geleverd als dat nodig is. Als de patiënt niet in staat is om volledig enkel bewegen tegen de zwaartekracht, de heup wordt extern gedraaid om de effecten van de zwaartekracht en de enkel dorsaalflexie te verminderen is het weer geprobeerd.
  6. De grote teen extensoren (L5 myotoom) worden beoordeeld door de patiënt poging om de grote teen uit te breiden met het been uitgebreid en de enkel plantarflexed, manuele weerstand wordt verstrekt als nodig is. Als de patiënt niet in staat is om volledig teen bewegen tegen de zwaartekracht, de heup wordt extern gedraaid om de effecten van de zwaartekracht en de grote teen extensie te verminderen is het weer geprobeerd.
  7. De enkel plantarflexiors (S1 myotoom) worden beoordeeld door de patiënt poging om plantairflexie met het been uitgebreid met manuele weerstand wordt verstrekt als nodig is. Als de patiënt niet in staat is om enkel te verplaatsen door middel van volledige gamma met weerstand, zijn de heup en de knie gebogen naar de plantaire oppervlak van de voet op de mat en de patiënt wordt gevraagd om opstaan ​​op hun tenen. Als de patiënt niet in staat is om volledig opstaan ​​op hun tenen, de heup wordt extern gedraaid om de effecten van de zwaartekracht en de enkel plantairflexie te verminderen is het weer geprobeerd.
  8. De onderste extremiteiten motor score wordt berekend door het toevoegen van resultaten voor elke spiergroep bilateraal.

Deel 2: Kwantitatieve statisch assessments

Snelheidsafhankelijke rek-reflex

Het gebruik van isokinetische dynamometers in aanvulling op elektromyografie (EMG), kan een precieze rek moet worden toegepast en een kwantitatief antwoord kan worden beoordeeld.

  1. Het individu is comfortabel zittend in testapparatuur (Biodex System 3, Shirley, New York)
  2. Oppervlakte EMGs worden toegepast op de soleus en mediale gastrocnemius.
  3. Poot is bevestigd aan voetplaat gekoppeld aan een 6 mate van vrijheid load cell (ATX Industrial Automation, Apex, NC) en enkelgewricht as is afgestemd op het midden van de meetcel.
  4. Met de patiënt ontspannen, een of meerdere stukken in dorsaalflexie (DF) of plantairflexie (PF) worden toegepast bij verschillende toerentallen, waaronder 5, 30, 60 en 120 graden / sec
  5. Te kwantificeren koppel respons, zijn koppel signalen gefilterd op 200Hz, bemonsterd bij 1000 Hz en gesynchroniseerd met EMG data. Passieve en zwaartekracht koppels worden verkregen uit de langzame stretch storingen (5 graden / sec) en afgetrokken van de snelle strekt zich uit tot de reflex respons te berekenen. Strekt worden gesegmenteerd voor elke DF en PF excursie, minimale en maximale koppels worden geïdentificeerd, en een maximaal koppel wordt gedefinieerd als het verschil in de waarden.
  6. Te kwantificeren EMG respons, zijn EMG signalen gefilterd bij 20-450Hz, bemonsterd bij 1000 Hz, gesynchroniseerd met koppel data. Het signaal wordt gelijkgericht en afgevlakt bij 10 Hz low-pass met behulp van een 4 e orde recursief Butterworth-filter, en het gebied van de afgevlakte signaal wordt berekend voor agonist en antagonist voor alle excursies. Voor verstoringen, EMG is vaak aanwezig na beëindiging van de beweging tijdens de finale te houden positie. Geïntegreerde EMG wordt berekend, te beginnen vanaf het begin van de laatste gezamenlijke rotatie zich uitstrekt tot in het ruim fase voor maximaal 3 seconden.

Isometrische kracht

Precieze kwantificering van wilskrachtige kracht kan worden verkregen met behulp van een isokinetische dynamometer.

  1. Het individu is comfortabel zittend in testapparatuur.
  2. Oppervlakte EMGs zijn aangebracht op 6 grote spiergroepen van elke etappe waaronder rectus femoris, mediaal hamsting, vastus lateralis, tibialis anterior, soleus en de mediale gastrocnemius (Delsys 2.1, Boston, MA). Poot is bevestigd aan voetplaat gekoppeld aan een 6 mate van vrijheid load cell en knie-as is afgestemd op het midden van de load cell.
  3. Met de patiënt ontspannen, wordt de patiënt geïnstrueerd om maximale kracht te genereren. Om ervoor te zorgen maximale volitionele kracht productie, is krachtige verbale aanmoediging aan de patiënt door de onderzoekers. Wanneer het koppel begint te dalen, is super maximale stimulans geleverd aan de agonist (10 pulsen, 600 ps duur, 100 Hz, 135 V; S48 Grass, West Warwick, RI) tot en met 3 "x 5" zelfklevend, gelplaat stimuleren elektroden (ConMed Corp, Utica, NY). Koppel en EMG worden verzameld en geconditioneerd als in de snelheidsafhankelijke stretch (stap 2).
  4. Offline
  5. Te kwantificeren maximale koppel respons, is maximumkoppel van de afgevlakte signaal gevonden. Maximale koppel wordt gedefinieerd als het gemiddelde koppel produceerde ± 50ms van de piek koppel.
  6. Te kwantificeren EMG respons, wordt de maximale EMG berekend als het gemiddelde signaal aanwezig 0 tot 100ms voorafgaand aan de piek koppel.
  7. Te kwantificeren tekorten in volitionele activering is de centrale activatie-ratio berekend op basis van vergelijking 1. In deze vergelijking T vrijwillig verwijst naar de vrijwillige koppel productenuced 100 ms voor de elektrische stimulatie en Telectrical verwijst naar de piek elektrisch opgewekt koppel. 8

Vergelijking 1
Vergelijking # 1

Deel 3: Kwantitatieve dynamische evaluaties

Peak loopband snelheid

Functionele ambulantie is beoordeeld aan de hand van een geklasseerde loopband test om loopband snelheid te verkrijgen.

  1. Onderwerp is bevestigd op de loopband (Bertec, Columbus, OH) met behulp van een overhead veiligheidsharnas dat niet beperkt beweging en geeft geen lichaams-gewicht te ondersteunen. Een hartslagmeter is aangebracht. Een reflecterende markering in te stellen wordt toegepast met behulp van de gewijzigde Cleveland Clinic template (32 reflecterende markers). Oppervlakte EMGs zijn aangebracht op 6 grote spiergroepen van elke etappe waaronder rectus femoris, mediaal hamsting, vastus lateralis, tibialis anterior, soleus en de mediale gastrocnemious (Noraxon, Scottsdale, Arizona)
  2. Het onderwerp begint te lopen op de loopband op 0,1 m / s. Snelheid is de snelheid om de 2 minuten verhoogd met 0,1 m / s.
  3. De test wordt beëindigd onder drie voorwaarden
    1. Wilskrachtige vermoeidheid
    2. Gait instabiliteit
    3. In overeenstemming met American College of Sports Medicine (ACSM) richtlijnen 9
      1. Rating van waargenomen inspanning = 20
      2. Hartslag binnen tien slagen van de verwachte maximale
      3. Respiratoire ruilverhouding = 1,15
  4. Maximale snelheid behaald gedurende ten minste 1 min, wordt opgenomen als hoogtepunt loopband snelheid.

Gait kinematica

Tijdens de loopband lopen meerdere kinematische maatregelen, waaronder, worden de maximale bereik van de beweging, piek snelheid en variatie beoordeeld met behulp van motion capture systeem (Motion Analysis, Santa Rosa, CA). De consistentie van intralimb coördinatie tussen de heup-en kniegewrichten wordt gekwantificeerd door het berekenen van de gemiddelde coëfficiënt van de correspondentie (ACC, 10). De ACC maakt gebruik van een vector coding techniek om de sagittale-vlak heup-en knie hoeken te analyseren op een hoek-hoek plot.

  1. Motion capture camera's zijn gekalibreerd per aanbevelingen van de fabrikant voor elk gebruik. Tijdens het verzamelen van gegevens, worden de gegevens bemonsterd op 100 Hz van zes camera's.
  2. Offline, de motion capture data wordt handmatig bijgehouden voor nauwkeurigheid en een periode van ten minste 10 stap cycli bij de snelste snelheid die in beide pre van na de SSRI's zijn geïsoleerd voor analyse.
  3. Loopcyclus is genormaliseerd naar procent van hiel tot hiel en geïnterpoleerd met behulp van een kubieke spline voor zowel de heup en de knie hoeken.
  4. Heup-knie hoek-hoek plot is vervaardigd (figuur 3a).
  5. De gemiddelde cosinus en de sinus van heup (x) en knie (y) genormaliseerd voor vector lengte (l) respectievelijk voor elk frame-to-frame interval berekend over alle stappen geïsoleerd voor analyse (vergelijking 1-2).

Vergelijking 2
Vergelijking # 2

Vergelijking 3
Vergelijking # 3

  1. De gemiddelde vector voor elk frame-to-frame interval wordt berekend volgens de gemiddelde frame-to-frame sinus en cosinus waarden over alle stappen geïsoleerd voor analyse (vergelijking 3).

Vergelijking 4
Vergelijking # 4

  1. De gemiddelde vector (a), vertegenwoordigt de continue variabiliteit van de veranderingen in de frame-to-frame-interval of de consistentie van intralimb coördinatie tussen de heup-en kniegewrichten over meerdere stap cycli (vergelijking 4). Wanneer a = 1 van de cyclus is geheel in overeenstemming met de waarden van minder dan 1, waarin wordt steeds minder intralimb samenhang tussen de stappen (zie figuur 3b).

Vergelijking 5
Vergelijking # 5

Spieractiviteit tijdens het lopen

Spieractiviteit tijdens het lopen wordt gekwantificeerd met behulp van EMG-signalen.

  1. Voor het verzamelen van EMG reacties zijn EMG signalen hardware gefilterd bij 20-450Hz, bemonsterd bij 1000 Hz, terwijl gesynchroniseerd met motion capture data.
  2. Off-line, signalen worden highpass gefilterd op 30Hz om beweging artefact volledige golf verholpen en low-pass gefilterd bij 20 Hz met behulp van een 4 e orde Butterworth recursieve om een lineaire envelop te creëren. Verwijderen Gladgestreken EMG signalen zijn genormaliseerd om het percentage loopcyclus en gemiddeld tussen minstens 10 stappen op de nuchtere maag snelheid verkregen in beide pre post SSRI.
  3. Normatieve waarden van de spieractiviteit worden geleverd met behulp van een database van gezonde controles om normatieve vestigen op tijden en uit tijden. De onderstaande tabel geeft de normatieve activiteit van de 6 spieren de hele gang cycle.
  4. Normatieve op tijd en tijdstippen voor elke spier zijn overlay op de EMG signalen verzameld van het onderwerp. De geïntegreerde gebied van het op tijd en uit de tijd worden berekend. De spasticiteit index (SI) wordt berekend door middel van vergelijking 5 11. Representatieve resultaten zijn weergegeven in figuur 3c.

Vergelijking 6
Vergelijking # 6

Metabole opnames tijdens het lopen

Cardiorespiratoire / metabole capaciteit wordt beoordeeld aan de hand van maatregelen de maximale zuurstofopname (VO2 piek; ml / kg / min) tijdens gegradeerde loopband het testen met behulp van een draagbare K4b2 metabool systeem (Cosmed USA Inc, Chicago IL).

  1. Metabole systeem is gekalibreerd in overeenstemming met de aanbevelingen van de fabrikant en aangebracht tot patiënt.
  2. Nulmetingen van de VO2 zijn verkregen in een zittende positie voor een minimum van 2 minuten en dan weer in een staande positie voor een minimum van 2 minuten. Een interne gebruiker gecontroleerd stempel op de metabole systeem wordt gebruikt om gebeurtenissen te synchroniseren.
  3. Tijdens het lopen op de loopband de VO2 is verzameld met manuele merken die door de onderzoeker met een toename in de snelheid (om de 2 min).
  4. Na de loopband-test, worden de gegevens gedownload naar een personal computer voor verdere analyse.
  5. VO2 data wordt geanalyseerd door het gemiddelde van de laatste minuut van elke 2 minuten snelheid tijdperk en uitgezet voor elke snelheid (figuur 3d).

Figuur 1
Figuur 1. Na orale toediening van SSRI's in een individu met motor incomplete dwarslaesie zijn er opmerkelijke veranderingen in de klinische maatregelen van de motorische activiteit. Beide maatregelen van onvrijwillige reflex-activiteit, mash (A) en scat (B) steeg in verschillende mate, wat suggereert dat de twee klinische schalen kan een ander aspect van de augmented onwillekeurige activiteit vast te leggen. (C) Daarnaast zijn klinisch waarneembare veranderingen in de wilskrachtige kracht waargenomen na SSRI administratie.

Figuur 2
Figuur 2. Na orale toediening van SSRI's in een individu met motor incomplete dwarslaesie zijn er opmerkelijke veranderingen in de kwantitatieve statische metingen van motorische activiteit. (A) Augmented en langdurig enkel plantairflexie koppel en EMG in acht worden genomen in reactie op herhaalde strekt zich uit van de plantarflexors volgende SSRI administratie. Verhoogde isometrische koppel wordt gezien na SSRI administratie. Interessant, is er minder activatie tekort (groter CAR) na SSRI toediening, wat aangeeft het individu is in staat om hun spieren beter te activeren tijdens een maximale contractie wilskrachtige na SSRI administratie.

Figuur 3
Figuur 3. Na orale toediening van SSRI's in een individu met motor incomplete dwarslaesie zijn er veranderingen in de kwantitatieve dynamische metingen van motorische activiteit. Analyses van de variabiliteit van heup-en knie-kinematica (A) tijdens het lopen met behulp van ACC (B) blijkt dat er een verhoogd consistentie volgende SSRI medicatie, zowel pre-en post maatregelen zijn op 0,7 m / s. (C) Analyse onderste extremiteiten EMG-activiteit tijdens het lopen een toename van de verkeerde timing van de spieractiviteit volgende SSRI medicatie laat zien, zowel pre-en post maatregelen zijn op 0,7 m / s. (D) Analyse van metabole parameters tijdens het lopen blijkt dat er een bescheiden toename van de O2-verbruik tijdens de gesorteerde loopband-test na SSRI administratie.

Kwaliteit (Rangtelwoord score) Criteria
0 (0) geen toename van de spierspanning
1 (1) lichte toename van de spierspanning, manifesteert zich door een Catch and Release of door een minimale weerstand aan het eind van het bereik van de beweging bij het desbetreffende onderdeel (s) wordt bewogen in flexie of extensie
1 + (2) lichte toename van de spierspanning, gemanifesteerd door een catch, gevolgd door een minimale weerstand gedurende de rest (minder dan de helft) van de ROM
2 (3) meer duidelijke toename van de spierspanning door de meeste van de ROM, maar desbetreffende onderdeel (s) gemakkelijk te verplaatsen
3 (4) een aanzienlijke toename van de spierspanning, passieve beweging moeilijk
4 (5)

Tabel 1: mash scoren, gewijzigd van 12

Kwaliteit Criteria
Flexor Extensor Clonus
0 geen reactie geen reactie geen reactie
1 minder dan 10 ° van de excursie in flexie in de knie en de heup of uitbreiding van de grote teen activiteit wordt behouden minder dan 3 seconden clonus wordt onderhouden minder dan 3 seconden
2 10 ° tot 30 ° flexie in de knie en heup activiteit blijft bestaan ​​tussen de 3 en 10 seconden clonus blijft bestaan ​​tussen de 3 en 10 seconden
3 30 ° of meer van de knie en heup flexie activiteit langer dan 10 seconden clonus langer dan 10 seconden

Tabel 2: scats scoren, gewijzigd van 13

Kwaliteit Criteria
0 Geen zichtbaar of voelbaar samentrekken van de spieren opgemerkt
1 Elke zichtbaar of voelbaar spier wordt opgemerkt
2 De spier is in staat om te bewegen, minstens een keer, het deel van de extremiteit waarop het wordt ingebracht via een volledige waaier van beweging in de positie waarin de zwaartekracht wordt geëlimineerd
3 De spier is in staat om te bewegen, minstens een keer, het deel van de extremiteit waarop het is door middel van een volledige waaier van beweging ingevoegd in de positie waarin de zwaartekracht moet worden overwonnen
4 De spier is in staat om de functie beschreven voor graad 3 uit te voeren en is in staat om weerstand te bieden tegen de inspanningen van de examinator
5 De spier is in staat om uit te oefenen, in de jury oordeel, een normale hoeveelheid van verzet tegen pogingen van de onderzoeker

Tabel 3: LEMS scoren

Spier Procent van de Gait Cycle
Op Uit
RF 00-30 en 55-75 30-55 en 75-100
VL 00-30 en 55-75 en 95-100 30-55 en 75-95
MH 0-25 en 65-100 25-65
MG 5-55 0-5 en 55-100
SOL 5-55 0-5 en 55-100
TA 0-15 15-100

Tabel 4: Normatieve aan en uit tijden van LE spieren tijdens het lopen

Discussion

Deze video demonstratie hoogtepunten methoden om te beoordelen veranderingen in de reflex-activiteit, volitionele kracht en het lopen naar aanleiding van de acute orale toediening van SSRI's in de menselijke SCI. Deze batterij van assessments laat zien dat ondanks de toename van de zogenaamde abnormale reflex-activiteit na acute orale toediening van een SSRI, de persoon met een dwarslaesie verbeteringen in de volitionele kracht laten zien, met slechts geringe veranderingen in de motorische mogelijkheden. Bij deze individuen de effecten van augmented spasticiteit lijken niet schadelijk voor ambulante functie. Daarnaast verbeteringen in loopvaardigheid kan meer uitgesproken zijn bij personen met acute letsels. Voortgezette studies maken gebruik van deze vergelijkbare kwantitatieve en klinische evaluatie om de doeltreffendheid van gecombineerde SSRI's en een intensieve fysieke ingrepen vast te stellen, zoals is toegepast in diermodellen van SCI. Met een gedegen theoretisch kader op basis van langdurige en relatief nieuwe fundamenteel wetenschappelijk onderzoek, deze methoden kunnen vertalen deze informatie helpen om een ​​klinische populatie en kunnen uitdaging een aantal van de traditionele protocollen die worden gebruikt in de klinische praktijk om functioneel herstel bij personen met een dwarslaesie te vergroten.

Disclosures

Geen belangenconflicten verklaard.

Acknowledgments

NIH R21NS42516 naar TGH
Craig H Nielsen Foundation Grant 83860 naar TGH
NIDRR-RRTC.

APTA doctoraatsbeurs aan CKT

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Isokinetic Dynamometer Biodex System 3 with Rehab Toolkit
EMG system Delysis Bagnoli 2.1
EMG system Noraxon Mayosystem 1400a
Metabolic ConMed K4B2
Load Cell ATI Theta
Force Treadmill Bertek Pharmaceuticals FIT
Motion Capture Motion Analysis Corp. Eagle 3

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Miller, J. F., Paul, K. D., Rymer, W. Z., Heckman, C. J. 5-HT1B/1D agonist CGS-12066B attenuates clasp knife reflex in the cat. J Neurophysiol. 74, 453-456 (1995).
  2. Gimenez y Ribotta, M. Kinematic analysis of recovered locomotor movements of the hindlimbs in paraplegic rats transplanted with monoaminergic embryonic neurons. Ann N Y Acad Sci. 860, 521-523 (1998).
  3. Landry, E. S., Guertin, P. A. Differential effects of 5-HT1 and 5-HT2 receptor agonists on hindlimb movements in paraplegic mice. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 28, 1053-1060 (2004).
  4. Liu, J., Jordan, L. M. Stimulation of the parapyramidal region of the neonatal rat brain stem produces locomotor-like activity involving spinal 5-HT7 and 5-HT2A receptors. J Neurophysiol. 94, 1392-1404 (2005).
  5. Fong, A. J. Spinal cord-transected mice learn to step in response to quipazine treatment and robotic training. J Neurosci. 25, 11738-11747 (2005).
  6. Murray, K., Nakae, A., Stephens, M. J., Rank, M., D Amico, J., Harvey, P., Li, X., Harris, L., Ballou, E. W., Anelli, R., Heckman, C. J., Mashimo, T., Vavrek, R., Sanelli, L., Gorassini, M. A., Bennett, D. J., Fouad, K. Recovery of motoneuron and locomotor function after chronic spinal cord injury depends on constitutive activity in 5-HT2C receptors. Nature Medicine. , Forthcoming (2010).
  7. Pariente, J. Fluoxetine modulates motor performance and cerebral activation of patients recovering from stroke. Ann Neurol. 50, 718-729 (2001).
  8. Hornby, T. G., Lewek, M. D., Thompson, C. K., Heitz, R. Repeated maximal volitional effort contractions in human spinal cord injury: initial torque increases and reduced fatigue. Neurorehabil Neural Repair. 23, 928-938 (2009).
  9. ACSM's Guidelines for Exercise Testing and Prescription. , 6th edn, Lippincott, Williams & Wilkins. (2000).
  10. Lewek, M. D. Allowing intralimb kinematic variability during locomotor training poststroke improves kinematic consistency: a subgroup analysis from a randomized clinical trial. Phys Ther. 89, 829-839 (2009).
  11. Fung, J., Barbeau, H. A dynamic EMG profile index to quantify muscular activation disorder in spastic paretic gait. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 73, 233-244 (1989).
  12. Bohannon, R. W., Smith, M. B. Interrater reliability of a modified Ashworth scale of muscle spasticity. Phys Ther. 67, 206-207 (1987).
  13. Benz, E., TG, H. ornby, RK, B. ode, Scheidt, R. A., Schmit, B. D. A physiologically based clinical measure for spastic reflexes in spinal cord injury. Arch Phys Med Rehabil. 86, 52-59 (2005).

Tags

Geneeskunde dwarslaesie spasticiteit motoriek kracht vector codering biomechanica reflex serotonine menselijk electromyografie
Methoden om Farmacologisch geïnduceerde veranderingen in Motor Function te kwantificeren in Human Incomplete SCI
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Thompson, C. K., Jayaraman, A.,More

Thompson, C. K., Jayaraman, A., Kinnaird, C., Hornby, T. G. Methods to Quantify Pharmacologically Induced Alterations in Motor Function in Human Incomplete SCI. J. Vis. Exp. (50), e2148, doi:10.3791/2148 (2011).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter