Summary
Het doel is om een nieuwe methode, ademhaling-control elektrische stimulatie (BreEStim) voor het beheer van neuropathische pijn en spasticiteit.
Abstract
Elektrische stimulatie (Estim) verwijst naar de toepassing van elektrische stroom aan spieren en zenuwen om functionele en therapeutische doelen. Het is uitgebreid gebruikt in diverse klinische settings. Op basis van recente ontdekkingen met betrekking tot de systemische effecten van vrijwillige ademhaling en intrinsieke fysiologische interacties tussen systemen tijdens vrijwillige ademhaling, een nieuwe Estim protocol is ademhaling gecontroleerde elektrische stimulatie (BreEStim), ontwikkeld om de effecten van elektrische stimulering te vergroten. In BreEStim wordt een enkele puls elektrische stimulus geactiveerd en geleverd aan het doelgebied wanneer de luchtstroom van een geïsoleerd vrijwillige inspiratie de drempel bereikt. BreEStim integreert intrinsieke fysiologische interacties die worden geactiveerd tijdens de vrijwillige ademhaling en heeft aangetoond een uitstekende klinische werkzaamheid. Twee representatieve toepassingen van BreEStim worden gerapporteerd met gedetailleerde protocollen: het beheer van post-stroke vinger flexof spasticiteit en neuropatische pijn bij dwarslaesie.
Introduction
Elektrische stimulatie (Estim) verwijst naar de toepassing van elektrische stroom aan spieren en zenuwen om functionele en therapeutische doelen. Het is veelvuldig gebruikt in diverse klinische settings, bijvoorbeeld, transcutane elektrische zenuwstimulatie (TENS) voor pijnbestrijding 1, peroneus stimulatie voor klapvoet 2, neuromusculaire elektrostimulatie (NMES) voor activering en versterking van verlamde of verslapte spieren 3. Bij NMES wordt gebruikt om een functionele taak te volbrengen, spreekt men functionele elektrische stimulatie (FES) 4. Electromyogram (EMG)-triggered neuromusculaire stimulatie is gebruikt om de doeltreffendheid van elektrische stimulatie verhogen in motorisch herstel 5-14 en spasticiteit verminderen na een beroerte 7, 15. In dit artikel een nieuwe Estim protocol - wordt Ademhaling-gecontroleerde elektrische stimulatie (BreEStim), geïntroduceerd, volgens recent onderzoek de bevindingen op de systemic effect van vrijwillige ademhaling 16, 17.
Transcutane elektrische zenuwstimulatie (TENS) is een niet-farmacologische modaliteit voor pijnbestrijding 1. TENS is niet-invasieve, goedkoop, veilig en gemakkelijk tot 18 gebruiken. TENS wordt meestal toegepast op verschillende frequenties, intensiteit, en pulsduren van stimuli voor een voorgeschreven behandeling tijd. TENS is toegepast op diverse pijnaandoeningen, waaronder neuropathische pijn. De klinische effectiviteit van TENS is controversieel, met name in het dwarslaesie (SCI) en amputatie (zie Beoordelingen 1, 19, 20). De mogelijke mechanismen zijn de gate controletheorie 21 en de afgifte van endogene opioïden 22, 23. Acupunctuur van de Traditionele Chinese Geneeskunde is een andere niet-farmacologische modaliteit voor pijnbestrijding. Het is algemeen geaccepteerd in de westerse geneeskunde 24. In moderne acupunctuur is de traditionele Acupunctuurnaalden vervangen door een vlak electrode (of gelijkwaardig). Een gespecialiseerde elektrode plaats ten opzichte van traditionele acupunctuurpunten en een elektrische stimulatie wordt geleverd. Deze wijziging is genoemd elektro 25, 26. Naald acupunctuur en elektro beide effectief zijn analgesie via de afgifte van endogene opioïden 27, 28. Het effect van elektro is meestal betrouwbaar, maar het effect is afhankelijk van de intensiteit en frequentie van de geleverde elektrische stimulatie. Frequentie van elektrische stimulatie genereren verschillende endogene opioïden en het analgetische effect naloxon-reversibele 26, 27. Recent is gevonden dat herhaalde pijnprikkels (valschuwheid) tot aanzienlijke verzwakking pijn. De geïnduceerde pijn verzwakking is niet naloxon-reversibele 29. Het integreren van deze pijn coping-mechanismen (acupunctuur, elektrische stimulatie, valschuwheid) in een mogelijke nieuwe interventie zou kunnen verbeteren de klinische werkzaamheid.
5-10, 12-14, 34 te vergemakkelijken. Herstel van handfunctie is belangrijk voor patiënten met een beroerte, en toch is zeer uitdagend. Ongeveer een derde van alle mensen die last hebben van een beroerte zal een aantal resterende bijzondere waardevermindering van de bovenste extremiteit 30-32, met grote beperkingen in handfunctie 33. De EMG-triggered NMES tussenkomst protocol omvat inleiding van een vrijwillige samentrekking van strekspieren voor een specifieke beweging totdat de spieractiviteit bereikt een drempel. Zodra de EMG-activiteit een streefwaarde bereikt, meewerkende elektrische stimulus begint te vergemakkelijken bewegingen. Deze interventie protocol is superieur aan regelmatige NMES in motorisch herstel 6, 7. Chae en Yu 35 verklaard dat alle gerandomiseerde gecontroleerde studies verbetering in de bewegingscoördinatie met behulp van deze interventie gerapporteerdprotocol, met milde tot matig gestoorde patiënten te verbeteren het meest. Het is zeer waarschijnlijk dat deze interventie gebruik maakt van actieve betrokkenheid van de patiënten (door een doelstelling EMG threshold) en dit resulteert in meetbare veranderingen in terugwinning alsmede gedocumenteerde veranderingen in de cortex 6, 7. Dit wordt ondersteund door een recent functionele MRI onderzoek dat een significante toename in corticale intensiteit in de ipsilaterale somatosensorische cortex na behandeling in de NMES groep vertoonde in vergelijking met de controlegroep 36. Verder kan elektrische stimulatie ook helpen om spasticiteit verminderen na een beroerte 7, 15, maar het effect is kortdurende, ongeveer 30 min na Estim 37. Daarentegen onze recente uitvinding ademhaling gecontroleerde elektrische stimulatie (BreEStim) heeft een langdurig effect op spasticiteit verminderen, zelfs na een enkele sessie behandeling 16.
Human ademhaling is een zeer unieke motor act. Hetkan een reflex worden gecontroleerd (automatisch ademhaling), bijvoorbeeld tijdens de slaap, en ook vrijwillig als dat nodig is (vrijwillige ademhaling), bijvoorbeeld, zang, spraak, etc. Tijdens vrijwillige ademhaling, mensen moeten autonome controle van de ademhaling vrijwillig te onderdrukken door middel van vrijwillige corticale activatie ( de "corticale ademhalingscentrum") 38, 39. Brain imaging studies 40 tot 51 hebben aangetoond uitgebreide luchtweg gerelateerde betrokkenheid van corticale gebieden bilateraal, met inbegrip van de primaire motorische cortex (M1), de premotorische cortex, het supplementaire motorische gebied, de primaire en secundaire somatosensorische cortex, de insula, de anterior cingulate cortex en amygdala en de dorsolaterale prefrontale cortex. De insula is bekend sterke banden te centra hersenstam en is betrokken bij pijnverwerking 52. Tijdens autonome ademhaling, inspiratie is actief tijdens expiratie is passief, met name een beroep op terugslag kracht van de borstwand. Ook wilskrachtigeinspiratie activeert meer luchtweg gerelateerde corticale en subcorticale gebieden in vergelijking met wilskrachtige vervaldatum 46. Deze corticale en subcorticale gebieden geactiveerd tijdens vrijwillige ademhaling zijn ook betrokken in verschillende functies 53, zoals spierspanning, pijn, houding, stemming, spraak, etc. Daarom is het niet onredelijk om interacties te associëren met ademhalen met modulatie van andere functies.
Onlangs hebben we ontdekt dat er bestaan interacties tussen respiratoire en motorische systemen tijdens vrijwillige ademhaling. Bijzonder is er een vinger extension-inspiratie koppeling 16, 54-56. Wanneer elektrische stimulatie wordt aan de vingerextensoren tijdens de inademfase van vrijwillige ademhaling, een langdurig effect van vermindering vinger flexiespasticiteit (spierspanning) in chronische stroke patiënt waargenomen 16. In een andere studie 17, schieten fantoompijn bij een patiënt met een above-the-knee amputatie verdween na de BreEStim behandeling, maar opnieuw verscheen 28 dagen later na het ontvangen van een aanhoudende elektrische stimulatie ongeluk. Deze case studie biedt een unieke gelegenheid om te begrijpen dat de affectieve component van schadelijke stimuli van neuropathische pijn (schieten fantoompijn) is gewijzigd door de BreEStim behandeling, dan maar opnieuw getriggerd door een toevallige stimulatie. Deze waarnemingen van toon en pijnvermindering hebben aangetoond dat vrijwillige ademhaling, inspiratie in het bijzonder, kan worden geïntegreerd in een elektrische stimulatie paradigma om de effectiviteit te verbeteren in neuropathische pijn management en post-stroke spasticiteit management.
Case Presentaties
Case 1: Post-stroke Spasticiteit management
De patiënt was een 69 jaar oud man die had recht hemiplegie secundair aan een beroerte 22 maanden geleden. Hij was medisch stabiel en was ontslagen uit poliklinische fysieke en bedrijfspensioenvoorzieningdrijfspensioenen therapieprogramma's. No brain imaging resultaten waren ten tijde van experimenten. Hij had zwakte op zijn rechter kant, maar was in staat om zelfstandig te lopen zonder een hulpmiddel. Hij had resterende vrijwillige vinger flexie en extensie, maar met beperkte actieve bereik van de beweging aan zijn rechterhand metacarpofalangeale (MCP) gewrichten, van 90 ° tot 70 ° van de MCP flexie, dat wil zeggen, niet in staat om zijn hand en vingers voldoende open voor functioneel gebruik. Spiertonus van zijn recht vinger flexoren werd matig gestegen. Gewijzigd Ashworth Scale (MAS) was 1 +. Gevoel van zijn rechterhand en vingers, was echter intact voor lichte aanraking. Hij ontving ongeveer een 30-min BreEStim om de vinger extensoren. Zijn vinger flexiespasticiteit gedaald tot minimum (MAS = 0) en vrijwillige vingerextensie werd bijna normaal direct na de behandeling. Deze patiënt weer zijn hand functie. Hij meldde dat hij vlees gesneden met een mes en knoop shirts met behulp van zijn gestoorde hand. More opvallend, het herstel ten minste 8 weken behouden tijdens de follow-up bezoeken (figuur 1).
Geval 2: neuropathische pijn management
De patiënt was een 40 jaar oud man die leed aan een dwarslaesie 4,5 jaar geleden in een auto-ongeluk, wat resulteert in T8 ASIA Een dwarslaesie. De patiënt klaagde over neuropathische pijn op de schade-niveau, terwijl hij had geen andere actieve medische kwesties. Hij was stabiel pijn regime gedurende 2 weken voorafgaand aan de behandeling. Hij ontving estim (een sessie per dag gedurende vijf opeenvolgende dagen) eerste, wachtte 1 week als een wash-out, en ontving toen BreEStim met dezelfde dosis (een sessie per dag gedurende 5 opeenvolgende dagen). Elke behandeling sessie bestond uit 120 stimuli (Estim of BreEStim). Oppervlakte-elektroden werden op acupunten (Neiguan en Weiguan) van de rechter onderarm. Gewijzigd Visueel Analoge Schaal (mVAS) werd gebruikt om het effect van elke interventie (Estim en BreEStim) te vergelijken. Zoals shown in figuur 2 BreEStim had een groter effect dan pijnvermindering Estim, behalve Dag 2 tijdens BreEStim wanneer de patiënt een urineweginfectie (UTI) die met succes werd behandeld met antibiotica. De intensiteit van elektrische stimulatie was vergelijkbaar Estim en BreEStim (figuur 2). Hij verdragen beide interventies goed (maximale output intensiteit van de stimulator werd gebruikt), ook tijdens de UTI. Gedurende de gehele experimentele periode (4 weken), het onderwerp gehandhaafd dezelfde dosis en pijnstillers. Zowel BreEStim en Estim behandelingen werden uitgevoerd op hetzelfde moment van de dag (11 uur tussen de middag) kunnen zodat veranderingen in de pijn tot eventueel worden toegeschreven aan stimulatie-effecten en niet diurnale variatie.
Protocol
De volgende BreEStim protocol kan worden toegepast voor zowel vinger flexiespasticiteit en neuropathische pijn management. Het belangrijkste verschil ligt in oppervlakte-plaatsing van de elektroden en de aanpassing van de stimulatie intensiteit. Deze verschillen zijn toegelicht voor elke toepassing.
1. Onderwerp Voorbereiding en Setup
- Seat het onderwerp comfortabel. Comfortabel Plaats de armen en handen op de behandeltafel.
- Identificeren en lokaliseren van het gebied van belang voor oppervlakte elektrode plaatsing.
- Voor spasticiteit, palperen de spierbuik van de vinger extensoren en bevestig met elektrische stimulatie.
- Voor pijnbestrijding, lokaliseren acupunctuurpunten van Neiguan en Weiguan op de onderarm 24 ipsilateraal aan de zijkant van belang, bijvoorbeeld amputatie 17 of aan de zijde met meer symptomen, bijvoorbeeld SCI. Neiguan ligt ongeveer 3-vinger breedte boven de pols vouw in de volaire zijde eend in het midden tussen mediale en laterale besturen van de onderarm (dwz distale 1/6 van de onderarm) 24 (figuur 3). Weiguan is de tegenhanger van Neiguan, in het dorsale aspect van de onderarm 24.
- Trim elke zelfklevende elektrode over een 2cm x 2cm vierkant met focale en geïsoleerde elektrische stimulatie.
- Voor spasticiteit, plaatst de kathode op de buik vinger femoris (figuur 4). Bevestig de anode een site 1 ~ 2 cm distaal van de kathode. Optimaliseren de locaties waar de anode en kathode bij het opwekken van de grootste en geïsoleerde vingerextensie reactie met een minimale pols reactie.
- Voor pijnbestrijding, plaatst u de kathode-elektrode op Neiguan, en de anode-elektrode op Weiguan.
- Sluit oppervlakte-elektroden op de elektrische stimulator (Digitimer DS7A, UK, www.digitimer.com ).
- Plaats en veilig gelaatsmasker. Zorgvuldige selectie van de grootte van de individuele gelaatsmasker gezicht passen om luchtlekkage te voorkomen en comfort van het masker (figuur 5) voorzien.
- Sluit gelaatsmasker met een pneumotach systeem (Serie 1110A, Hans Rodolph Inc; Kansas City, Missouri, http://www.rudolphkc.com ).
2. Instructie Vrijwillige Breathing
Vrijwillige ademhaling name vrijwillige inhalatie, speelt een cruciale rol in deze interventie. Vrijwillige inhalatie wordt gedefinieerd als inspannend diep en snel inademen. Instrueer de basis van een enkele geïsoleerde diep adem, vergelijkbaar met routine diep adem, maar sneller en sterker te maken. Er is geen noodzaak om vrijwillige uitademing voorafgaande inhalatie gedwongen in een ademhalingscyclus voeren. Laat het onderwerp tot 8 ~ 10 de praktijk proeven moeten de instructies te begrijpen.
3. Elektrische Stimulatie Settings
- Stel een elektrische prikkel als een vierkante golf puls met 0.1ms duur. De intensiteit van elektrische stimulatie is verschillend voor verschillende toepassingen. Omdat een elektrische stimulus wordt geleverd telkens hoeft de frequentie parameter.
- Voor spasticiteit, bepalen de intensiteit van de elektrische stimulatie bij 1) geïsoleerde vingerextensie antwoorden worden opgewekt met een minimale betrokkenheid van polsgewricht reacties, 2) het hoogste niveau dat een persoon kan verdragen. De absolute omvang van de stimulatie-intensiteit kan verschillend zijn voor verschillende onderwerpen. Moedig de hoogste intensiteit die een persoon kan verdragen om het beste resultaat te bereiken.
- Voor pijnbestrijding, dat het onderwerp incrementele veranderingen van de stimulatie-intensiteit te bepalen. Het uitgangspunt intensiteit nul. Het hoogste niveau is de maximale uitgang van de stimulator of de hoogte een persoon kan verdragen. Echter, expliciet instrueren de Onderwect dat ongemak of pijnlijkheid, zelfs "valschuwheid" van elektrische stimulatie is een onderdeel van de behandeling, daarom moedigen de onder voorbehoud van het hoogste niveau dat een persoon kan verdragen te selecteren.
4. Controle van elektrische stimulatie
- Schrijf een aangepaste LabView (National Instrument, Austin, TX) programma om de levering van elektrische stimulatie te controleren op twee manieren: BreEStim en Estim.
- Ademhaling-gecontroleerde elektrische stimulatie (BreEStim) (Figuur 6):
- Bepaal de maximale snelheid van de luchtstroom tijdens de vrijwillige inhalatie, dat wil zeggen, tijdens de diepste en snelle inademing.
- Bepaal de drempel dat is 40% piek luchtdebiet. Van de nota, de drempel hoger is dan de snelheid van de luchtstroom tijdens de normale ademhaling dieper en sneller vrijwillige stimuleren de ademhaling.
- Stel vervolgens de trigger functie. Wanneer de ogenblikkelijke snelheid van de luchtstroom van een geïsoleerde vrijwillige inhalatie bereikt of voorbij de drempel, the LabView programma activeert en levert een elektrische prikkel met vooraf ingestelde duur en intensiteit 16. Dat het onderwerp rusten op aanvraag.
- Willekeurig geactiveerd elektrische stimulatie (Estim):
- Laat het onderwerp normaal ademen zonder specifieke instructies op de ademhaling.
- De LabView programma levert willekeurig een elektrische prikkel met vooraf ingestelde duur en intensiteit om de 4 tot 7 sec. Ook dat het onderwerp rusten op aanvraag.
5. Dosis van BreEStim
Het is aanbevolen dat elke sessie van de behandeling 100 tot 120 BreEStim stimuli heeft. Het duurt ongeveer 30-40 minuten.
6. Registratie en bewaking van
- Zorg ervoor dat er geen lucht lekt uit het gelaatsmasker, aangezien vrijwillige inhalatie speelt een belangrijke rol in dit protocol.
- Monitor tekenen van hypoxemie en hyperventilatie wanneer het onderwerp draagt gelaatsmasker. Allaag rust op verzoek van de proefpersoon voor dit doel.
- Neem een bijwerking, tolerantie van vrijwillige ademhaling via een gezichtsmasker, en alle psycho-sociale effecten.
- Voor pijnbestrijding en vermeldt hij alle vermindering van pijn, dat wil zeggen, visuele analoge score (VAS) 57 en de duur van het effect. Gebruik de gewijzigde VAS (mVAS) om verder te kwantificeren van het effect van pijnvermindering, dat wil zeggen, hoeveel pijn wordt verminderd en hoe lang het duurt (reductie × uur). Identificeert de gemiddelde intensiteit voor elke sessie, omdat de intensiteit van elektrische stimulatie varieert tijdens elke sessie van de behandeling.
- Voor spasticiteit, noteer de Modified Ashworth Scale (MAS) waarde van de target spier-en andere klinische metingen, inclusief sterkte, gevoel, en het bereik van de beweging.
Representative Results
Ademhaling-gecontroleerde elektrische stimulatie (BreEStim) heeft aangetoond een uitstekende klinische werkzaamheid in het management van neuropatische pijn bij dwarslaesie en post-stroke vinger flexiespasticiteit. Spasticiteit reductie na BreEStim behandeling hangt af van de ernst van voorbehandeling omstandigheden. Zoals getoond in figuur 1, is de vinger flexiespasticiteit sterk verminderd na behandeling BreEStim. Finger flexiespasticiteit is teruggebracht van MAS 1 + naar minimum (MAS = 0). De patiënt kan zijn hand en vingers open voor functioneel gebruik. Het is belangrijk op te merken dat andere patiënten niet dezelfde mate van spasticiteit vermindering en functionele verbetering. In een patiënt met ernstige vinger flexiespasticiteit (MAS = 3) en zonder blijvende vrijwillige vingerextensie (zie figuur 4), werd vinger flexiespasticiteit verlaagd tot MAS = 1. Dit maakt het voor de patiënt haar vingers variëren, maar niet hersteld functioneel gebruik van haar hand.
BreEStim toont ook langer houdbaar pijnvermindering effecten. Figuur 2 toont dat met gelijke intensiteit van elektrische stimulatie BreEStim beter resultaat dan gewone elektrische stimulatie heeft. Echter, BreEStim geen invloed op pijn scores op dag 2 als de patiënt had een infectie van de urinewegen. Dit suggereert dat BreEStim geen effect heeft op vermindering van de pijn heeft wanneer de pijn is beschaamd door infectie.
Vrijwillige ademhaling speelt een belangrijke rol in BreEStim. Het is belangrijk om een gezichtsmasker dat de patiënt past (Figuur 5) om luchtlekkage te voorkomen. De luchtstroom is relatief laag door het ademhalen (1,6 liter / sec, figuur 6). Krachtig vrijwillige inademing kan sterk toenemen van de snelheid van de luchtstroom (ongeveer 8 liter / sec). Plaatsing van elektrodes is ook belangrijk. Zoals in detail beschreven en getoond in figuur 3 en figuur 4, plaatsing voor pijnen spasticiteit verschilt. Het is noodzakelijk om op te merken dat de locatie van de spier buik van vingerextensoren kunnen wijzigen als gevolg van atrofie, misvorming na een beroerte.
Figuur 1. Vergelijking van de hand houding pre-en post-BreEStim. De CVA-patiënt zou kunnen openen zijn hand na BreEStim.
Figuur 2. Vergelijking van BreEStim en Estim effecten op de vermindering van de pijn.
Figuur 3. Locatie van Neiguan. Let op, Waiguan is de tegenhanger van Neiguan op dedorsale aspect van de onderarm.
Figuur 4. Plaatsing van oppervlakte-elektroden op vingerextensoren.
Figuur 5. Een patiënt tijdens BreEStim. Oppervlakte-elektroden worden geplaatst op Neiguan en Waiguan.
Figuur 6. Real-time meting van de luchtstroom tijdens de vrijwillige inspiratie en rust inspiratie. Merk op dat de luchtstroom is veel hoger tijdens de vrijwillige inspiratie dan rust inspiratie. Opvallend is dat de patiënt ademhaling werd onderbrokendoor elektrische stimulatie.
Discussion
Ademhaling-gecontroleerde elektrische stimulatie (BreEStim), zoals in de bovengenoemde twee gevallen is aangetoond in klinische werkzaamheid spasticiteit en daaropvolgende handfunctie herstel chronische patiënten met een beroerte 16, alsmede het beheer van neuropathische pijn van centrale oorsprong in bovengenoemde patiënt met een dwarslaesie of van perifere oorsprong in een patiënt met boven-de-knie amputatie 17. Deze verbeterde klinische resultaten en bredere klinische toepassingen van BreEStim worden toegeschreven aan de unieke aanpak. Interventie met elektrische stimulatie gericht op de korte venster van vrijwillige ademhaling-geassocieerde corticale en subcorticale activering 40-51 zou kunnen vergroten de klinische werkzaamheid via intrinsieke fysiologische koppeling, bijvoorbeeld, ademhalings-motorkoppeling voor spasticiteit beheer 16. In deze interventie, vrijwillige ademhaling wordt kritisch, met name vrijwillige inspiratie. Onderwijs voor patiënten op de juiste ademhalingstechnieken en nauwkeurige meting van de ademhaling parameters (bijvoorbeeld, geen lucht lekkage) zijn maatregelen om uitval van de BreEStim ingrijpen te voorkomen.
De nieuwe interventieprotocol - BreEStim, heeft een aantal voordelen naast betere werkzaamheid en bredere toepassingen.
BreEStim patiënt centraal. BreEStim stimuleert actieve betrokkenheid van de patiënten, omdat vrijwillige ademhaling vereist is 17. Patiënten voelen dat ze actief deelnemen aan het beheer van hun pijn, in plaats "een passieve deelnemer in hun eigen zorg". Bijvoorbeeld, de patiënt controleert de intensiteit van elektrische stimulatie, vanaf nul tot het hoogste niveau dat de patiënt kan 17 verdragen. Dit kan verbeteren hun therapietrouw. EMG-triggered Estim omvat ook actieve deelname 36, maar de patiënt kan geen controle over de intensiteit van de elektrische stimulatie.
ntent "> BreEStim neemt een integratieve, gebaseerde aanpak. Zoals aangetoond in een eerdere studie 17, verschillende pijn coping-mechanismen worden geïntegreerd in een protocol, met inbegrip van elektrische stimulatie, acupunctuur, aversieve stimulatie, en de systemische effecten van vrijwillige ademhaling. Als zodanig , patiënten zijn in staat om een hoog niveau van elektrische stimulatie tolereren, wat leidt tot een betere analgetische effecten. Zo'n positieve terugkoppeling (activering van het beloningssysteem) resulteert in een grotere klinische werkzaamheid. Met behulp van dit integratieproject, systeemgerichte benadering, bepaalde signalen van vrijwillige ademhaling kan ook worden gebruikt om de periode van interactie tussen het licht. Als zodanig zou BreEStim worden toegepast bij patiënten met ernstige spasticiteit. Deze patiënten zijn niet meestal in staat om vrijwillige contractie uitvoeren, dus "schoon" EMG signalen van de doelspier niet beschikbaar. In EMG-triggered elektrische stimulatie (EMG signalen van de spieren gerichte <em> bijvoorbeeld vingerextensoren) zijn vereist om elektrische stimulatie te activeren. Daarom wordt de toepassing van EMG-triggered Estim beperkt tot patiënten met milde tot matige spasticiteit.BreEStim is een niet-invasieve, niet-farmacologische behandeling. Dit is van cruciaal belang omdat de patiënten vaak een langdurig gebruik van medicijnen, en de meeste medicijnen voor chronische pijn en spasticiteit bijwerkingen hebben die soms zeer ernstig kunnen zijn. De mogelijke bijwerkingen zijn verslaving, overdosis, ontwenningsverschijnselen, en constipatie, enz. Deze mogelijke bijwerkingen kunnen worden vermeden in de BreEStim behandeling.
BreEStim is een alternatieve keuze. Het alternatief niet-farmacologische behandeling met betere analgetische effecten belangrijk is, vooral bij neuropathische pijn moeilijk te beheren. Bijvoorbeeld, slechts 7% van de respondenten meldde farmacologische behandeling effectief is voor neuropathische pijn na SCI in een schriftelijke enquête 58.
Samengevat, deze ademhaling aangedreven stimulatie BreEStim, gebaseerd op deze ontdekking van intrinsieke fysiologische koppeling geactiveerd tijdens vrijwillige ademhaling. De BreEStim protocol heeft aangetoond klinische werkzaamheid bij neuropathische pijn en post-stroke spasticiteit management. Verder onderzoek is nodig om de onderliggende mechanismen die de interventie-effect bemiddelen onderzoeken. Belangrijker kunnen er andere toepassingen die nog niet onderscheiden.
Disclosures
Werkwijze en inrichting van de ademhaling-gecontroleerde elektrische simulatie voor skeletspieren (uitvinder: SL, octrooi-, applicatie-nummer 12146176).
Acknowledgments
Dit onderzoek werd mede ondersteund door NIH subsidie (NIH / NINDS R01NS060774; NIH / NICHD / NCMRR R24 HD050821-08 in onderaanneming met Rehabilitation Institute of Chicago). De auteur dankt Craig Ditommaso, MD voor zijn bewerking en nuttige suggesties.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Electrical stimulator |  Digitimer |
DS7A | http://www.digitimer.com |
| Pneumotach system | Hans Rodolph Inc | Series 1110A | http://www.rudolphkc.com |
References
- Sluka, K. A., Walsh, D. Transcutaneous electrical nerve stimulation: Basic science mechanisms and clinical. 4, 109 (2003).
- Sheffler, L. R., Hennessey, M. T., Naples, G. G., Chae, J. Peroneal nerve stimulation versus an ankle foot orthosis for correction of footdrop in stroke: impact on functional ambulation. Neurorehabil. Neural Repair. 20, 355-360 (2006).
- Sheffler, L. R., Chae, J. Neuromuscular electrical stimulation in neurorehabilitation. Muscle Nerve. 35, 562 (2007).
- Moe, J. H., Post, H. W. Functional electrical stimulation for ambulation in hemiplegia. J. Lancet. 82, 285-288 (1962).
- de Kroon, J. R., Ijzerman, M. J., Chae, J., Lankhorst, G. J., Zilvold, G. Relation between stimulation characteristics and clinical outcome in studies using electrical stimulation to improve motor control of the upper extremity in stroke. J. Rehabil. Med. 37, 65-74 (2005).
- Bolton, D. A. E., Cauraugh, J. H., Hausenblas, H. A. Electromyogram-triggered neuromuscular stimulation and stroke motor recovery of arm/hand functions: A meta-analysis. J. Neurologic. Sci. 223, 121 (2004).
- Chae, J. Neuromuscular electrical stimulation for motor relearning in hemiparesis. Phys. Med. Rehabil. Clin. N. Am. 14, 93-109 (2003).
- Chae, J., et al. Neuromuscular stimulation for upper extremity motor and functional recovery in acute hemiplegia. Stroke. 29, 975-979 (1998).
- Cauraugh, J., Light, K., Kim, S., Thigpen, M., Behrman, A. Chronic motor dysfunction after stroke: recovering wrist and finger extension by electromyography-triggered neuromuscular stimulation. Stroke. 31, 1360-1364 (2000).
- Cauraugh, J. H., Kim, S. Two Coupled Motor Recovery Protocols Are Better Than One: Electromyogram-Triggered Neuromuscular Stimulation and Bilateral Movements. Stroke. 33, 1589-1594 (2002).
- Cauraugh, J. H., Kim, S. B. Chronic stroke motor recovery: duration of active neuromuscular stimulation. J. Neurologic. Sci. 215, 13-19 (2003).
- Crisan, R., Garner, C. Effectiveness of EMG-triggered muscular stimulation in outpatients with a stroke older than one year. Neurol. Rehabil. 7, 228 (2001).
- Francisco, G., et al. Electromyogram-triggered neuromuscular stimulation for improving the arm function of acute stroke survivors: a randomized pilot study. Arch. Phys. Med. Rehabil. 79, 570-575 (1998).
- Heckmann, J., et al. EMG-triggered electrical muscle stimulation in the treatment of central hemiparesis after a stroke. Euro. J. Phys. Med. Rehabil. 7, 138 (1997).
- Bakhtiary, A. H., Fatemy, E. Does electrical stimulation reduce spasticity after stroke? A randomized controlled study. Clin. Rehabil. 22, 418-425 (2008).
- Li, S., Rymer, W. Z. Voluntary breathing influences corticospinal excitability of nonrespiratory finger muscles. J. Neurophysiol. 105, 512-521 (2011).
- Li, S., Melton, D. H., Berliner, J. C. Breathing-controlled electrical stimulation (BreEStim) could modify the affective component of neuropathic pain after amputation: a case report. J. Pain Res. 5, 71-75 (2012).
- Norrbrink Budh, C., Lundeberg, T. Non-pharmacological pain-relieving therapies in individuals with spinal cord injury: a patient perspective. Complement Ther. Med. 12, 189-197 (2004).
- Mulvey, M. R., Bagnall, A. M., Johnson, M. I., Marchant, P. R. Transcutaneous electrical nerve stimulation (TENS) for phantom pain and stump pain following amputation in adults. Cochrane Database Syst. Rev. CD007264, (2010).
- Johnson, M. I., Bjordal, J. M. Transcutaneous electrical nerve stimulation for the management of painful conditions: Focus on neuropathic pain. Expert Rev. Neurotherap. 11, 735 (2011).
- Melzack, R., Wall, P. D. Pain mechanisms: a new theory. Science. 150, 971-979 (1965).
- Kalra, A., Urban, M. O., Sluka, K. A. Blockade of opioid receptors in rostral ventral medulla prevents antihyperalgesia produced by transcutaneous electrical nerve stimulation. 298, 257-263 (2001).
- Sluka, K. A., Deacon, M., Stibal, A., Strissel, S., Terpstra, A. Spinal blockade of opioid receptors prevents the analgesia produced by TENS in arthritic rats. J. Pharmacol. Exp. Ther. 289 (2), 840-846 (1999).
- Deadman, P., Al-khafaji, M., Baker, K. A manual of acupuncture. , Eastland Press. Visa, California. (2007).
- Han, J. S., Li, S. J., Tang, J. Tolerance to electroacupuncture and its cross tolerance to morphine. Neuropharmacol. 20, 593-596 (1981).
- Han, J. S. Acupuncture and endorphins. Neurosci. Lett. 361, 258 (2004).
- Huang, C., Wang, Y., Han, J. S., Wan, Y. Characteristics of electroacupuncture-induced analgesia in mice: variation with strain, frequency, intensity and opioid involvement. Brain Res. 945, 20-25 (2002).
- Wan, Y., Wilson, S. G., Han, J., Mogil, J. S. The effect of genotype on sensitivity to electroacupuncture analgesia. Pain. 91, 5-13 (2001).
- Rennefeld, C., Wiech, K., Schoell, E. D., Lorenz, J., Bingel, U. Habituation to pain: Further support for a central component. Pain. 148, 503 (2010).
- Gray, C. S., et al. Motor recovery following acute stroke. Age Ageing. 19, 179-184 (1990).
- Nakayama, H., Jorgensen, H. S., Raaschou, H. O., Olsen, T. S. Recovery of upper extremity function in stroke patients: the Copenhagen Stroke Study. Arch. Phys. Med. Rehabil. 75, 394-398 (1994).
- Parker, V. M., Wade, D. T., Langton Hewer, R. Loss of arm function after stroke: measurement, frequency, and recovery. Int. Rehabil. Med. 8, 69-73 (1986).
- Trombly, C. A. Occupational therapy for physical dysfunction. Trombly, C. A. , Williams & Wilkins. Baltimore. 454-471 (1989).
- Bocker, B., Smolenski, U. C. Training by EMG-triggered electrical muscle stimulation in hemiparesis. 13, 139 (2003).
- Chae, J., Yu, D. A critical review of neuromuscular electrical stimulation for treatment of motor dysfunction in hemiplegia. Assist Technol. 12, 33-49 (2000).
- Kimberley, T. J., et al. Electrical stimulation driving functional improvements and cortical changes in subjects with stroke. Exp. Brain Res. 154, 450-460 (2004).
- Dewald, J. P., Given, J. D., Rymer, W. Z. Long-lasting reductions of spasticity induced by skin electrical stimulation. IEEE Trans. Rehabil. Eng. 4, 231-242 (1996).
- Haouzi, P., Chenuel, B., Barroche, G. Interactions between volitional and automatic breathing during respiratory apraxia. Respir Physiol. Neurobiol. 152, 169-175 (2006).
- Guz, A. Brain, breathing and breathlessness. Respir. Physiol. , 109-197 (1997).
- Colebatch, J. G., et al. Regional cerebral blood flow during volitional breathing in man. J. Physiol. 443, 91-103 (1991).
- Maskill, D., Murphy, K., Mier, A., Owen, M., Guz, A. Motor cortical representation of the diaphragm in man. J. Physiol. 443, 105-121 (1991).
- Ramsay, S. C., et al. Regional cerebral blood flow during volitional expiration in man: a comparison with volitional inspiration. J. Physiol. 461, 85-101 (1993).
- Fink, G. R., et al. Hyperpnoea during and immediately after exercise in man: evidence of motor cortical involvement. J. Physiol. 489 (Pt 3), 663-675 (1995).
- Macey, K. E., et al. fMRI signal changes in response to forced expiratory loading in congenital central hypoventilation syndrome. J. Appl. Physiol. 97, 1897-1907 (2004).
- Macey, P. M., et al. Functional magnetic resonance imaging responses to expiratory loading in obstructive sleep apnea. Respir. Physiol. Neurobiol. 138, 275-290 (2003).
- Evans, K. C., Shea, S. A., Saykin, A. J. Functional MRI localisation of central nervous system regions associated with volitional inspiration in humans. J Physiol. 520 (pt 2), 383-3892 (1999).
- Smejkal, V., Druga, R., Tintera, J. Control of breathing and brain activation in human subjects seen by functional magnetic resonance imaging. Physiol Res. 48, 21-25 (1999).
- Smejkal, V., Druga, R., Tintera, J. Brain activation during volitional control of breathing. Physiol Res. 49, 659-663 (2000).
- Mazzone, S. B., McLennan, L., McGovern, A. E., Egan, G. F., Farrell, M. J. Representation of Capsaicin-evoked Urge-to-Cough in the Human Brain Using Functional Magnetic Resonance Imaging. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 176, 327-332 (2007).
- Evans, K. C. Cortico-limbic circuitry and the airways: Insights from functional neuroimaging of respiratory afferents and efferents. Biol. Psychol. 84, 13 (2010).
- Evans, K. C., et al. Modulation of spontaneous breathing via limbic/paralimbic-bulbar circuitry: An event-related fMRI study. NeuroImage. 47, 961 (2009).
- Tsumori, T., et al. Insular cortical and amygdaloid fibers are in contact with posterolateral hypothalamic neurons projecting to the nucleus of the solitary tract in the rat. Brain Res. 1070, 139-144 (2006).
- Subramanian, H. H., Balnave, R. J., Holstege, G. The midbrain periaqueductal gray control of respiration. J. Neurosci. 28, 12274 (2008).
- Li, S., Laskin, J. J. Influences of ventilation on maximal isometric force of the finger flexors. Muscle Nerve. 34, 651-655 (2006).
- Li, S., Yasuda, N. Forced ventilation increases variability of isometric finger forces. Neurosci. Lett. 412, 243-247 (2007).
- Ikeda, E. R., et al. The valsalva maneuver revisited: the influence of voluntary breathing on isometric muscle strength. J. Strength Cond. Res. 23, 127-132 (2009).
- McCarthy, M., et al. Visual analog scales for assessing surgical pain. J. Am. Coll. Surg. 201, 245-252 (2005).
- Finnerup, N. B., Johannesen, I. L., Sindrup, S. H., Bach, F. W., Jensen, T. S. Pain and dysesthesia in patients with spinal cord injury: A postal survey. Spinal Cord. 39, 256-262 (2001).
