Summary
Kombine kullanımı Transkraniyal doğru akım stimülasyon ve robotik terapi bir eklenti olarak geleneksel rehabilitasyon tedavisi beyin plastisite modülasyon nedeniyle geliştirilmiş tedavi edici sonuçlara yol açabilir. Bu makalede, biz bizim Enstitüsü kontur sonra motor performansını artırmak için kullanılan kombine yöntemleri açıklanmaktadır.
Abstract
Kontur ve serebral felç gibi nörolojik bozuklukları uzun vadeli sakatlık nedenleri lider vardır ve ağır iş göremezlik ve sınırlama-in günlük hareket alt ve üst ekstremite bozuklukları nedeniyle yol açabilir. Yoğun fiziksel ve mesleki terapi hala ana tedavi olarak kabul edilir, ama fonksiyonel sonuçları optimize standart rehabilitasyon için yeni ek tedaviler incelenmektedir.
Transkraniyal doğru akım stimülasyon (tDCS) temel beyin bölgeleri zayıf doğrudan akıntı elektrotlar kortikal uyarılabilirlik oransal derisi üzerinde aracılığıyla uygulanması yoluyla polarizes bir noninvaziv beyin stimülasyonu tekniktir. Bu teknik artan ilgi, düşük maliyetli, kolay kullanımı ve insan nöral plastisite üzerindeki etkileri için bağlanabilir. Son araştırmalar depresyon, Parkinson hastalığı ve inme sonrası motor rehabilitasyon gibi çeşitli koşullarda tDCS klinik potansiyelini belirlemek için sahne aldı. tDCS beyin plastisite geliştirmek yardımcı olur ve rehabilitasyon programlarında gelecek vaat eden bir tekniği gibi görünüyor.
Robot cihazları bir dizi üst ekstremite fonksiyonu rehabilitasyon inme sonra yardımcı olmak için geliştirilmiştir. Motor açıkları rehabilitasyonu kez en fazla bağımsızlık elde etmek bir hasta için multidisipliner yaklaşımlar gerektiren uzun bir süreçtir. Bu aygıtları el ile rehabilitasyon tedavisine değiştirmek niyetinde değilim; Bunun yerine, onlar rehabilitasyon programları, sonuçları hemen algı izin ve ilerleme-in izleme, böylece hasta motive kalmak yardım için ek bir araç olarak tasarlanmıştır.
TDSC ve robot destekli terapi kontur rehabilitasyon için umut verici eklentileri ve geleneksel terapi ve tedavi sonuçları iyileştirilmesi ile ilişkili olmak kullanımlarını açıklayan çeşitli raporlar ile beyin plastisite, modülasyon hedef. Ancak, son zamanlarda, bazı küçük klinik çalışmalarda tDCS ve robot destekli terapi kontur rehabilitasyon ilişkili kullanımını açıklayan geliştirilmiştir. Bu makalede, biz bizim Enstitüsü kontur sonra motor performansını artırmak için kullanılan kombine yöntemleri açıklanmaktadır.
Introduction
Kontur, serebral palsi ve travmatik beyin hasarı gibi nörolojik bozukluklar lezyonlar ve ağır iş göremezlik ve sınırlama-in günlük etkinlikler1yol açabilir sonraki Nörolojik semptomlar nedeniyle uzun vadeli sakatlık nedenleri lider vardır. Hareket bozuklukları hastanın yaşam kalitesini önemli ölçüde azaltır. Motor kurtarma temelde Nöroplastisite, motor becerileri nedeniyle beyin lezyonları2,3kayıp reacquisition altında yatan temel mekanizması tarafından tahrik edilmektedir. Böylece, rehabilitasyon tedavileri kuvvetle yüksek doz yoğun eğitim ve gücü yeniden elde etmek hareketlerinin yoğun tekrarı ve hareket aralığını temel alır. Bu tekrarlayan aktiviteler günlük hayat hareketleri üzerinde temel alır ve hastalar daha az yavaş motor kurtarma ve neurorehabilitation4başarısı zarar olabilir tekrarlayan çalışmaları nedeniyle motive olabilir. Yoğun fiziksel ve mesleki terapi hala ana tedavi olarak kabul edilir, ama daha yeni yardımcı terapiler standart rehabilitasyon için fonksiyonel sonuçlar1optimize etmek için incelenmektedir.
Robot destekli terapi gelişiyle nöronal sinaptik plastisite ve yeniden yapılanma süreçlerinin etkileyen inme rehabilitasyonunda büyük değere sahip olduğu gösterilmiştir. Onlar hasta hasarlı nörolojik fonksiyonları ile eğitim ve insanlar Engelli5ile yardımcı olmak için araştırdık. Robot teknolojisi rehabilitive müdahaleler için ekleme en önemli avantajlarından biridir hangi başka türlü-cekti var olmak çok emek yoğun işlem6yüksek yoğunluklu ve yüksek dozda eğitim sunmak için onun yetenek. Sanal gerçeklik bilgisayar programları ile birlikte robot terapilerin kullanımı bir hemen algı ve motor kurtarma değerlendirilmesi için sağlar ve yinelenen eylemler içine bir stovetop7 temizleme gibi anlamlı, etkileşimli fonksiyonel görevleri değiştirebilirsiniz . Bu hastaların motivasyon ve uzun rehabilitasyon süreci bağlılığı yükseltebilir ve, ölçme ve hareketleri miktarının, onların ilerleme5izleme olasılığını sağlar. Robot tedavisinin entegrasyonu mevcut uygulamaları etkinlik ve rehabilitasyon verimliliğini artırmak ve geliştirme egzersiz8roman modları etkinleştirebilirsiniz.
Tedavi rehabilitasyon robotlar görev özgü eğitim vermek ve sonunda efektör tipi cihazlar ve dış iskelet-tip cihazlar9ayrılır. Bu sınıflandırmalar arasındaki farkı nasıl hareket aygıttan hastaya transfer için ilişkilidir. Sonunda efektör cihazları daha basit yapılar, hastanın bacak kısmında bir eklemin hareket izole etmek daha zor hale sadece onun en distal temas var. Dış iskelet tabanlı aygıtların daha karmaşık tasarımları ile cihazın eklem hareketi hastanın bacak7,9aynı harekette üretecek bu yüzden ampütasyonu, iskelet yapısını yansıtan bir mekanik yapısı vardır.
T-WREX bütün kol hareketleri (omuz, dirsek, ön kol, bilek ve parmak hareketleri) asist dış iskelet tabanlı bir robottur. Ayarlanabilir mekanik kol yerçekimi destek, hastalar hareket tridimensional kayma terapi7,9bir daha büyük etkin aralığı elde etmek için bazı kalıntı üst ekstremite fonksiyonu sağlayan çeşitli düzeyleri sağlar. MIT-MANUS tek bir planı (x - ve y-ekseni) çalışır ve iki boyutlu bir yerçekimi terapi, yardımcı omuz ve dirsek hareketleri içinde yatay veya dikey plane9 hastanın el taşıyarak telafi izin veren bir bitiş efektör tipi robottur , 10. her iki robot üst ekstremite motor kontrol ve kurtarma ve 1 sağlar bilgisayar entegrasyonu için bir arayüz ölçmek yerleşik pozisyon sensörleri var.) bir sanal öğrenme ortamı simüle anlamlı fonksiyonel görevleri eğitim ve 2) motor planlama, el-göz koordinasyonu, dikkat ve görme alanı kusurları pratiği yardım veya7,9ihmal Terapötik egzersiz Oyunlar. Ayrıca yerçekimi etkileri üst ekstremite üzerinde telafisi için izin ve destek ve yardım ağır engelli hastalarda tekrarlayan ve kalıplaşmış hareketlere sunan yeteneğine sahiptirler. Konu artırır ve hafif engelli hastaların9,11hareketi en az destek ya da direnç uygulandığı gibi bu giderek yardım azaltır.
Başka yeni neurorehabilitation için Transkraniyal doğru akım stimülasyon (tDCS) bir tekniktir. tDCS kortikal uyarılabilirlik değişiklikleri kullanımı ile kafa derisi elektrotlar12, üzerinden düşük genlik doğrudan uygulanan akımları13indükler bir non-invaziv beyin stimülasyonu tekniktir. Geçerli akış polarite bağlı olarak beyin uyarılabilirlik tarafından anodal stimülasyon artırılması veya azaltılması cathodal stimülasyon2tarafından.
Son zamanlarda, olmuştur artan ilgi tDCS, çeşitli hastalıklar felç, epilepsi, Parkinson hastalığı, Alzheimer hastalığı, fibromiyalji, depresyon, duygusal gibi psikiyatrik bozukluklar gibi birine yararlı etkileri olduğu gösterilmiştir gibi bozuklukları ve şizofreni2. tDCS, nispeten düşük maliyet, kullanım kolaylığı, güvenlik ve nadir yan etkileri14gibi bazı avantajları vardır. tDCS zamanda acısız bir yöntemdir ve sham modu13olduğu gibi klinik çalışmalarda, güvenilir bir şekilde kör. tDCS büyük olasılıkla değil en iyi için fonksiyonel iyileşme kendi kendine; Ancak, beyin plastisite15geliştirir gibi rehabilitasyon, ilişkili bir terapi olarak artan söz gösteriyor.
Bu protokol için biz kombine robot destekli terapi (ile iki devlet-of--art robotlar) ve non-invaziv neuromodulation tDCS ile ek olarak konvansiyonel fizik tedavi rehabilitasyon sonuçları geliştirmek için bir yöntem olarak göstermek. Çoğu çalışmalar içeren robot tedaviler veya tDCS onları izole teknikleri kullandık ve az-si olmak kombine her ikisi de, hangi yararlı etkileri her müdahale yalnız ötesinde geliştirmek. Bu küçük denemeler geliştirilmiş motor kurtarma ve fonksiyonel yeteneğini8,15,16,17,18ile iki prosedür arasındaki olası bir sinerjik etki gösterdi, 19. Bu nedenle, roman multi-modal terapiler hareket kurtarma ötesinde geçerli olanakları artırabilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Bu iletişim kuralı bizim kurumun insan Araştırma Etik Komitesi kuralları izler.
1. tDCS
- Kontrendikasyonlar ve dikkat gerektiren özel konular
Not: tDCS sabit ve düşük akım değişiklikleri uyarılmış alan nöronal uyarılabilirlik içinde inducing elektrotlar aracılığıyla gönderir güvenli bir tekniktir.- Aygıt ayarları önce hastaya herhangi bir kontrendikasyonlar için tDCS, önceki tDCS tedavi, implante beyin tıbbi cihazlar veya metal implantlar varlığı advers reaksiyonlar gibi kafasına sahip değil onaylayın.
- Aşağıdaki dahil ölçütleri kullanın: subakut ve kronik inme hastalarında orta üst ekstremite hemiparezi ışık ile. Diğer kontrendikasyonları olan yoğunluğu ve akım konumunu değiştirmek, kafatası kusurları içerir ve konular ücretsiz olarak kontrolsüz epilepsi gibi kararsız tıbbi durumlar olması gerekir.
- Hastanın kafa derisi gibi akut veya kronik cilt bozuklukları, kesik veya diğer inflamatuar işaret kutanöz lezyonlar için iyice inceleyin. Elektrotlar yerleştirmek ve alanları bir güvenlik önlemi olarak böyle lezyonlar ile uyarıcı kaçının.
- TDCS için malzemeler
- Belirtilen diğer malzemeler listede yoksa onay yordamına başlamadan önce kullanılabilir (resim 1) vardır: tDCS uyarıcı aygıt, 9 V pil, 2 iletken elektrot, 2 sünger elektrotlar, kablolar, 2 lastik baş bantlar (veya Velcro kayış, iletken olmayan askıları) , sodyum klorür (NaCl) çözüm, teyp ölçme
- Ölçümleri
- Elektrot siteleri genellikle bir önceki yayın20içinde açıklandığı gibi 10/20 EEG pozisyonlar tanımlanır. Konu konforlu oturduğundan emin olun.
- İlk olarak, köşe (Cz) yerelleştirilmesine.
- Mesafe (burun köprüsü) veya frontal kemik ve iki burun kemiği nasion Trinitron (dış oksipital tümsek veya tümsek en önemli projeksiyon) ölçmek ve bu uzunluk % 50'si işaretleyin. Bu ön Cz bir petrol kalem veya toksik olmayan su bazlı işaretleyici kullanarak bir satır olarak işaretlemek.
- (Yani, alan tragus anterior) sol ve sağ kulak çevresi puan uzaklığı ölçmek. Bu mesafe ikiye bölün ve hesaplanmış nokta bir çizgi ile işaretler.
- Bir çapraz oluşturmak için her iki hattı bağlayın. Her iki hat kesiştiği köşe (Cz) (Şekil 2) karşılık gelir.
- Kafasına hedef siteyi tanımlar.
Not: cathodal stimülasyon azalır iken Anodal stimülasyon uyarılan beyin dokusunda kortikal uyarılabilirlik artırır. Önceki çalışmalarda lesioned yarımkürede anodal stimülasyon veya etkilenmemiş motor korteks kortikal uyarılabilirlik azaltmak ve etkilenen motor korteks artırmak için contralesional yarımkürede cathodal stimülasyon kullanmış. Bu protokol için birincil motor korteks bihemispheric stimülasyon (ile aynı oturumda hem anodal hem de cathodal stimülasyon) ve anodal stimülasyon anlatacağız.- Primer motor korteks (M1) bulmak için sol veya sağ kulak çevresi noktası (Şekil 3) Cz mesafe % 20'si kullanın. Bu alan C3/C4 EEG konuma karşılık gelmelidir.
- Yer ipsilesional Yarımküre M1 Merkez motor korteks üzerinden anot ve katot kontralateral Ayrıca bölge (Fp) (Şekil 3) üzerinde.
- Alternatif olarak, anot ipsilesional Yarımküre ve katot üzerinde M1 Merkez motor korteks contralesional M1 yerleştirin. M1 pozisyonlar tDCS elektrotlar için kanal C3 ve C4 yer almaktadır (Şekil 3).
- Cilt hazırlık
- Cilt incelemek ve lezyonlar veya hasarlı cilt üzerinde uyarıcı kaçının.
- Saç stimülasyon gürültülerinden geliştirmek için site uzak hareket. Losyon ve jel belirtisi kaldırma cilt yüzeyini temizlemek. Daha kalın saç ile Konular için iletken jel kullanarak gerekli olabilir.
- Kurulum20 elektrot konumlandırma ve aygıt
- Cilt hazırlanması ve stimülasyon sitesi yerelleştirme sonra baş çevresi Trinitron altında bir kafa bandı yerleştirin. Baş askıları gibi elastik, iletken olmayan ve emici olmayan malzemeden yapılmış sağlamak Velcro veya kauçuk kayışlar.
- Sünger serum fizyolojik solüsyonu ile ıslatın. 35 cm2 Sünger için çözüm yan başına yaklaşık 6 mL yeterli. Sünger oversoaking kaçının. Konu üzerinde sıvı kaçağı üreten kaçının. Gerekirse, bir şırınga daha fazla çözüm eklemek için kullanın.
- Kabloları tDCS cihaza bağlayın. Polarite kabloların doğru tDCS etkileri polarite özgü olduğundan emin olun (gibi standart: kırmızı karşılık gelen anot elektrot ve siyah veya mavi karşılık gelen katot elektrot).
- Konektörü kablosunu iğneyi güvenli bir şekilde iletken lastik iç metin yerleştirin.
- İletken lastik iç metin sünger yerleştirin. Tüm iletken lastik iç metin tarafından sünger kaplı ve konektörü kablosunu iğneyi görünür olmadığından emin olun.
- İlk sünger elektrot baş kayış altında yerleştirin ve aşırı sıvı sünger serbest bırakılmaz emin olun.
- Her iki elastik kafa kayışlar, planlanan elektrot montaj göre bağlayın.
- İkinci sünger elektrot kafasına altında ikinci elastik kafa kayış uyarılmış alan üzerine getirin.
- Elektrotlar ve vücut genel olarak elektrik direnci yüksek ise, yetersiz elektrot set-up gösterebilir. Bazı aygıtlar direnç ölçme, hangi-meli var olmak altında 5 kΩ, ideal olarak sağlar.
- Bazı aygıtlar direnç (gibi kuru bir elektrot) potansiyel olarak tehlikeli durumlar bulmak için kullanışlı bir yoldur stimülasyon sırasında sürekli bir gösterge sağlar. Bu gibi durumlarda, cihaz bitirmek veya direnç belirli bir eşiğe artarsa stimülasyon yoğunluğu azaltmak.
- Stimülasyon
- Hasta rahat ve konforlu sırasında yordamı21oturmuş uyanık olduğundan emin olun.
- TDCS uyarıcı (yoğunluk, zaman ve sahte durum, Eğer uygun) ayarlarını. Önceki çalışmalarda uygun olarak 20 dakika 1 bir yoğunluk olarak doğru akım başvurusunda anne.
Not: sahte müdahale için geçerli genellikle sadece ilk 30 için uygulanan s konu stimülasyon hissi vermek için. Bu süre içinde çeşitli çalışmalarda onları atanan müdahalesi olmadan uyarıcı kortikal uyarılabilirlik22için kör etkili olarak kurulmuştur. - TDCS uyarım başlatın. Geçerli akış en olumsuz etkilerinden korunmak için geçerli kadar ramping tarafından başlatın. Ramping otomatik olarak bazı cihazlarda yapılır ama değilse, geçerli yavaş yavaş sırasında ilk 30 artış s maksimum ulaşmak için programlanmış geçerli (1 bizim protokolündeki mA).
- Elektriksel stimülasyon başladıktan sonra bazı hastalar geçici hafif kaşıntı hissi, baş dönmesi veya baş dönmesi kavrayabilir. Bu yukarı ve aşağı akım başlangıç ve son-in her oturum ramping tarafından önlenebilir.
- Yordamının sonunda, yavaş yavaş 30 için geçerli kapalı rampa s.
- İşlem sonrası
- Kaydetmek ve stimülasyon güvenliğini değerlendirmek için hasta işlem yapıldıktan sonra bir anket yaygın yan etkileri ve onların yoğunluklarda doldurmak için isteyin. Bunlar cilt tahrişi, mide bulantısı, baş ağrısı, yanma hissi, baş dönmesi, karıncalanma veya diğer rahatsızlıkları içerebilir.
- Hastaya herhangi bir olası yan etkileri genellikle hafif veya orta şiddette ve genellikle geçici olduğunu açıkla.
- TDCS sonra robotik terapi geçmesi için hasta bakın.
Not: Bu protokol sonraki bölümlerde, MIT-Manus ve T-WREX ticari sürümleri kullanımı anlatacağız.
2. robot tedavisi MIT-Manus ile
-
Konumlandırma
Not: Bu robot üst ekstremite rehabilitasyonu için etkileşimli bir robottur. Bizim çalışmada kullanılan sürüm eğitim bilek hareketi yatay düzlemde (planar) sağlar.- Konu dört noktalı emniyet kemeri tarafından güvenli ve video ekranına bakan konforlu ve ergonomik sandalyeye, oturduğundan emin olun.
- Eğitimli bir terapist robotik eğitim denetleme emin olun.
- Eğitim robotik kolu kavrama içine tabi olacaktır el koyun. Her iki askıları ilgilinin kol çevresinde ayarlayın. Eğitim sırasında sabit kalır kolun arkasında destek ayarlayın.
- Paretic üst ekstremite gösterilen şekilde yerleştirin: omuz 30° fleksiyon, 90° dirsek fleksiyon,-yüzükoyun pozisyonda ön kol, bilek nötr konumda.
- Makine işlemi sırasında omuz eklem ve dirsek aralığı hareketi 45 ° için sınırlı olduğundan emin olun. Kolu immobilize ve bilek hareket özgürlüğü olduğundan emin olun. Hareket (her yöne mümkün) yatay düzlemde mümkündür.
-
Eğitim
- Hareketleri bir robot eğitim oturumu sayısı değişkendir; Ancak, bir uçağın aynı düzlem içinde olası her yönden yaklaşık 320 tekrar gerçekleştirmek için yaygındır.
- Video ekranının konu gerçekleştirmek için gereksinim duyduğu ve kol konumunu sürekli geribildirim verir ipuçları görevleri gösterir.
- Robotun yazılım birkaç Terapötik egzersiz Oyunlar motor eğitim için vardır. Görsel geribildirimin genellikle hasta hedefler arasında taşımanız gerekir bir sarı top oluşur. Diğer eğitim senaryoları mevcuttur.
- Robot sadece hastanın gerekirse size yardımcı olacaktır; Örneğin, konu içinde 2 hedeflenen hareket fark edemez s, makinenin hareketini tamamlamak yardımcı olacaktır. Konu amaçlanan hareket taşımak için yeterli motor koordinasyon yoksa, robot ilgilinin kol uygun hareket gerçekleştirmek için yol gösterecektir.
3. eğitim MIT-Manus kolu
Not: Bu robot kol yatay bir düzlem üzerinde dirsek fleksiyon ve uzantısı, omuz protraction ve geri çekilmesi ve omuz iç ve dış rotasyon eğitim sağlar.
-
Konumlandırma
- MIT-MANUS kol için konu konforlu oturduğundan emin olun. Emniyet kemeri buna göre ayarlayın. Pozisyon hastanın doğru ya da sol kol robot üzerinde ve her iki askıları ayarlayın.
- Robotun yüksekliği gerektiği gibi ayarlayın. Tablo yüksekliği gerektiği gibi ayarlayın.
- Herhangi bir rahatsızlık veya ağrı varsa, robot hemen açmak için acil durum durdurma düğmesine basın.
-
Eğitim
- Makine onun kol çizgisinde taşımak için konu sorarak kalibre.
- Robot sadece gerekirse hasta yardımcı olacaktır. Örneğin, konu içinde 2 hedeflenen hareket fark edemez s, makinenin hareketini tamamlamak yardımcı olacaktır. Konu amaçlanan hareket taşımak için yeterli motor koordinasyon yoksa, robot ilgilinin kol uygun hareket gerçekleştirmek için yol gösterecektir.
Not: Robotun yazılım birkaç Terapötik egzersiz Oyunlar motor eğitim için vardır. Görsel geribildirimin genellikle hasta hedefler arasında taşımanız gerekir bir sarı top oluşur. Diğer eğitim senaryoları mevcuttur.
4. eğitim ile T-WREX
-
Konumlandırma
Not: T-WREX uyan ilgilinin kol ve omuz, dirsek ve el bileği eklemleri tridimensional bir ortamda serbest dolaşımı sağlar bir exoskeleton oluşur.- Konu konforlu ve ergonomik sandalye hastanın kendi hedefe ulaşmak yardımcı bir sanal gerçeklik ortamında görsel ve işitsel geribildirim sağlar video ekranının bakacak şekilde oturduğundan emin olun.
- Robotun ana modülü önünde oturan hasta yerleştirin. Buna göre exoskeleton'ın yüksekliğini ayarlamak için sağlanan uzaktan kumandayı kullanın. Robotun dış iskelet kol (sol veya sağ) eğitilecek hastanın bacak karşılık gelen tarafına ayarlayın.
- Yukarıda omuz yüksekliğinin yaklaşık 4 parmak bırakın.
- Hastanın bacak kol ve ön kol askıları ayarlama exoskeleton içine ayarlayın.
- Ve buna göre kol (Ben A) ve önkol (A-E) için gerekli ağırlık (yerçekimi) tazminat yanı sıra önkol exoskeleton'ın kol uzunluğu ayarlayın. Yerçekimi destek, nerede bir yerçekimi destek var bir doğrusal ölçeğini oluşur.
- Bu ölçümler bilgisayara giriş.
- Eğitim başlamadan önce ayarlamak ve hastanın yeteneklerine göre robot, sınırlarını hareket aralığını ayarlamak.
- Kalibre edilmiş hareket aralığını sınamak için küp ekranın her yöne taşımak için hasta isteyin.
-
Eğitim
- Her oturumda yaklaşık 72 tekrarlama (genellikle bir T-WREX eğitim oturumu yaklaşık 60 dakika sürer) farklı fonksiyonel hedeflere yönelik hareketi gerçekleştirmek birey var.
- Her hareketi arasında yorgunluk önlemek için bir 10 saniye aralığı sağlar. 72 tekrarlama 24 hareketlerinin 3 bloklara ayrılır. 5 min 24 hareketleri her bloğu arasındaki zaman aralığı sağlar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Non-invaziv beyin stimülasyonu ile tDCS son zamanlarda ilgi nedeniyle potansiyel neuroplastic etkileri, nispeten ucuz araç, kullanım kolaylığı ve az yan etkileri22üretti. Çalışmalar göstermiştir bu neuromodulation tDCS tarafından kortikal uyarılabilirlik ve plastisite, böylece birincil motor korteks4uyararak sinaptik plastisite ile motor performansı geliştirmeleri teşvik modüle potansiyeline sahiptir. Anodal uyarım cathodal stimülasyon istirahat membran potansiyeli hyperpolarizes ve azaltır nöronal ateş azaltır, ancak birincil motor korteks bölgede sinirlerde depolarizasyon kolaylaştırarak kortikal uyarılabilirlik artırır contralesional primer motor korteks üzerinden interhemisferik inhibisyon. Çift tDCS ipsilesional alanda faaliyet kolaylaştırmak ve contralesional Yarımküre12,23inhibe bu iki montages birleştirir.
Önceki çalışmalarda 90 dakikaya kadar süren tDCS elektrofizyolojik etkileri ve davranışsal etkileri sonra tek 20 dk tDCS oturum (Şekil 4)24,3230 dakikaya kadar süren bildirdi. Bu olumlu bulgular tutarlı değildir olarak kanıt hala tartışmalıdır. Lindenberg vd. 25 bulundu müdahale dönemi (Şekil 5) sıyrılan bihemispheric stimülasyon sonra fonksiyonel motor gelişme ve non-invaziv kullanımı stimülasyon TMS gibi beyin bir meta-analiz 2012 yılında yayınlanan önerdi ve tekrarlanan TMS motor iyileşme iyileştirmeler ile ilişkili bulunmuştur, her ikisi de ayrı ayrı ve ne zaman plasebo uyarımı2ile karşılaştırıldığında. Deneysel bir deneme tarafından Fusco vd. 26 cathodal tDCS için hiçbir fonksiyonel iyileşme kontur erken aşamalarında bulundu; Ancak, Fregni vd. 13 her ikisi de cathodal izole veya anodal (ama değil sahte) stimülasyon motor işlevi belirgin bir biçimde iyileştirilmiş buldum. Bu tartışmalı muhtemelen hasta özellikleri (Yani, kronik inme hastalarında akut vs , hafif ve ağır motor bozuklukları) ve stimülasyon özellikleri (Yani, heterojen nedeniyle bulgulardir sayısı tDCS oturumlar, oturum süresi, anodal vs. çift uyarı cathodal vs ).
Robot terapi rehabilitasyon için daha belirgin, motor bozukluğu27net artımlı indirimleri gösteren delildir. Ancak, üreticileri çok sayıda ve çeşitli robot cihazlar nedeniyle, her makine benzersiz özellikleri, nitelikleri ve sınırlamalar vardır. Amerikan Kalp Derneği için üst ekstremite elde etti robot destekli terapi ben inme hastalarında ayakta ve yatarak ayarları1sınıf IIa için kanıt düzeyi sınıf olduğunu göstermektedir. 19 denemeler ve 666 hasta bir daha gözden geçirme Kontur sonra kol robot destekli eğitim alan konular günlük yaşam aktiviteleri ve paretic kol işlevi6' da ilerleme göstermek olasılığı daha bulundu. Çocuk beyin felci ile önemli ölçüde el becerisi kontrol grubu28, Timmermans ve ark. süre göre önlemler geliştirilmiş bir tek-kör deneme bulundu 29 kronik inme hastalarında önemli gelişmeler 6 ay boyunca devam edildi kol göreve yönelik eğitim sonrası müdahale gösterdiğini buldum. Ayrıca, bir çok merkezi randomize kontrollü orta şiddetli üst ekstremite bozuklukları ile kronik inme hastalarında kolundan işlevi, hareket ve yaşam kalitesi ölçümleri sonra önemli ama mütevazı gelişmeler gösterdi bulundu robot bakım hastalarında ama değil yoğun fizik tedavi hasta (Şekil 6)5standardına göre 36 haftalık çalışma döneminde eğitim.
Neurorehabilitation ya tDCS ya da robot terapi ile denemelerin gerçekleştirilmiş olsa da, birkaç bu tedaviler birleştirerek yapılmıştır. Hesse vd. 16 ön pilot çalışma gerçekleştirilen ve kol robot destekli eğitim ile kombine etkilenen Yarımküre için anodal tDCS alt akut inmeli hastalarda motor işlevinde hiçbir önemli gelişmeler neden bulundu. Başka bir çalışmada tarafından Ochi vd. 19 hem etkilenen Yarımküre için anodal tDCS ve cathodal stimülasyon etkilenmemiş Yarımküre için bir sınırlı ama benzer büyüklükte motor iyileşme elde edebiliriz gösterdi. Son olarak, Edwards vd. 18 kortikal uyarılabilirlik gelişmeler ve tDCS artı robot tedavisinin etkin gruplar içinde azaltılmış kortikal inhibisyon motor fonksiyonları üzerine daha büyük kazançlar sonuçlandı buldum.
Son araştırmalar stimülasyon sırası işlev gelişmesine önemli olduğunu göstermektedir. Giacobbe vd. 15 zamanlama için bilek rehabilitasyon kronik inmeli hastalarda tDCS ile kombine robot tedavide boyut değerlendirildi ve tDCS önce bir 20 dk oturum teslim edildi zaman bilek hareket hızı ve pürüzsüzlük (> %15) düzeldi bulundu Robot sırasında veya sonrasında (Şekil 7) eğitim teslim edilmeyen zaman ama eğitim. Eşzamanlı mesleki terapi ve tDCS önemli motor gelişmeler31olarak kurşun bulundu diğer çalışmalar ile bu sonuçları kontrast. Son olarak, Nair vd. 31 aynı anda cathodal tDCS ve mesleki terapi kullanımı motor kurtarma sham stimülasyon (Şekil 8) ile terapiye göre anlamlı olarak daha yüksek değişiklikler sonucunda buldum.
Resim 1 : TDCS için malzemeler. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Resim 2 : Vertex pozisyon. Kortikal alanlarda 10/20 sistemine göre işaretlenir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3 : Motor korteks pozisyon. Kortikal alanlarda 10/20 sistemine göre işaretlenir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4 : Bir tek tDCS oturum elektrofizyolojik etkileri. 20 dk bir tek tDCS oturumdan sonra elektrofizyolojik etkileri son kadar 90 dk, davranışsal etkileri ve 30 dakikaya kadar stimülasyon sonra. Nitsche ve ark. yeniden basıldı 32, Springer doğadan izniyle. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 5 : Birincil ve ikincil sonuçları ile karşılaştırıldığında temel 36 haftalık çalışma süresi boyunca değişimler. Lo vd. 5 önemli ama mütevazı gelişmeler kol işlevi, hareket ve yaşam kalitesi robot eğitimden sonra buldum. Bu rakam Massachusetts Tıp Derneği5izni ile yayımlanmaktadır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 6 : Motor bozukluğu puanları ve fMRI laterality dizin değişiklikleri. Lindenberg vd. 25 bihemispheric tDCS sonra motor bozukluğu puanları ve etkilenen ekstremitelerin geliştirilmiş fonksiyon işlev değişiklikleri buldum. Lindenberg ve arkyayımlanmaktadır. Lippincott Williams & Wilkins25izni ile. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 7 : Motor performans kinematik müdahale türü etkisi. Giacobbe vd. 15 tDCS robot terapi geliştirilmiş bilek hareketleri ve pürüzsüzlük önce teslim buldum. Giacobbe ve arkyayımlanmaktadır. 15 IOS Press izniyle. Yayın IOS basınla 10.3233/NRE-130927 kullanılabilir Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 8 : Cathodal tDCS artı mesleki terapi31 etkisini . Aynı anda tDCS ve mesleki terapi önemli ölçüde (*) daha yüksek değişimler motor iyileşme sonuçlandı. Nair vd. yayımlanmaktadır 31 IOS Press izniyle. Yayın IOS basınla 10.3233/RNN-2011-0612 kullanılabilir Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Bu protokol için ilişkili kombine tDCS stimülasyon ve geleneksel rehabilitasyon programları kol bozukluğu olan hastalarda bir tamamlayıcı olarak kullanılan robotik terapi için standart tedavi protokolü açıklar. Protokolün motor işlevleri ve hareketliliği artırmak için hedeftir. Ramping üzerinde gözlemlemek önemli ve ramping-off herhangi bir olumsuz etkileri önlemek için tDCS makine. tDCS edebiyat2' açıklanan birkaç yan etkisi ile güvenli bir tekniktir.
Protokol küçük yollarla değiştirilebilir. Literatürde önceki raporlar önce sırasında veya motor eğitim (ya da robotlar veya insan yardımı ile) sonra uygulanan tDCS açıklar. Bizim iletişim kuralında, biz hemen ardından robot tedavisi ile tDCS 20 dk oturumunun nitelendirdi. Bazı çalışmalar aynı anda tDCS ve robotik eğitim için daha iyi sonuçlar bulduk.
İnterhemisferik rekabet modelini temel alan bir vuruş sonra motor açıkları nedeniyle kısmen olmak çıktı birincil motor korteks (M1) indirimli hasarlı yarıkürenin ve contralesional M1 artan inhibitör etkisi için önerilmektedir Yarımküre. Bu iletişim kuralı, biz Langerhan M1 anodal uyarılması için tercih ve bihemispheric stimülasyon olasılığı açıklanan. Anodal tDCS stimülasyon hasarlı M1 kortikal uyarılabilirlik artar cathodal stimülasyon sağlam M1 kortikal uyarılabilirlik azalır iken; Ancak, Çift tDCS, bunlar her iki alanda aynı anda hedef. Bazı çalışmalar daha büyük motor işlevleri kazançlar18,25bildirdin gibi diğer protokoller de bihemispheric uyarılması için tercih.
Önceki çalışmalarda tek doz veya tDCS birkaç oturumları için neurorehabilitation, bir 20-30 dk stimülasyon oturumdan sonra 90 dakikaya kadar süren kısa vadeli etkiler ile değerlendirdi. Fiziksel rehabilitasyon hareket bozuklukları için genellikle uzun bir süreç olduğu gibi tekrarlanan oturumları sinaptik etkinlik ve daha büyük etkileri, büyüklüğü daha önemli bir manipülasyon inducing tarafından daha büyük bir süre ve büyüklüğü etkileri olabilir. Motor gelişmeler kalıcı için tDCS tercihen eğitim30ile birlikte gerçekleştirilmesi gerektiğini bir fikir birliği yoktur, ancak.
Non-invaziv beyin stimülasyonu ile ilişkili robot terapi hala değil henüz yaygın olarak, robot tedavisi yüksek maliyetler nedeniyle erişilemez. Çoğu robotlar, ancak, hala maliyet-engelleyici sınırlı kullanımı sonucunda birçok rehabilitasyon hizmetleri için. Bir avantaj robot tedavisinin mümkün7olduğu gibi robotik teknolojinin maliyeti insan emeğini ve maliyet-etkililik maliyeti karşı gelecekte düşebilir. Bu iletişim kuralı ilginç çünkü robot tedaviler ile fiziksel rehabilitasyon geleneksel terapi, yatarak tedavi gören ve ayaktan daha yüksek yoğunluklarda ile ve için daha fazla yinelenen görevleri gerçekleştirmek için izin veren bir adjunct olmak büyük söz göstermiştir uzun süre, bir en uygun rehabilitasyon programına çıkan. Diğer avantajı anında geri bildirim ve objektif ölçümleri kinematik ve dinamik her eğitimden sonra aktif katılım için hasta motivasyonu korumak için yardımcı mümkün değildir hareket performans içerir.
TDCS ve robotlar tarafından destekli fizik tedavi ile birlikte ek motor kazançları için hasta kaynaklanan tek başına, kullanılan her iki müdahale etkilerini artırabilir. Robot-eğitim periferik sensorimotor faaliyetleri korteks ile birlikte tDCS nedeniyle kortikal uyarılabilirlik modülasyon artan duyusal geribildirim sağlamak kombinasyonu sinaptik plastisite nedeniyle daha olumlu bir sonuç neden olabilir. Bu Kombinatorik yaklaşım için kanıt hala sınırlı ve yetersiz, tek tek uygulandığında tedavilere göre umut verici, olsa da. Daha fazla çalışmalar synergism ve oturumları ve zamanlama her terapi ve tDCS önce sırasında veya olup uygulanması gereken rehabilitasyon sonra en uygun sayısı gibi kombine tedavisinin mümkün ek etkileri daha ayrıntılı araştırmaya ihtiyaç vardır faaliyetleri etkisi fonksiyonel sonuçlara.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar onlar rakip hiçbir mali çıkarları var bildirin.
Acknowledgments
Yazarlar bu proje üzerinde Neuromodulation Spaulding laboratuvar ve Instituto de Reabilitação Lucy Montoro cömert desteklerinden dolayı teşekkür etmek istiyorum.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| tDCS device | Soterix Medical | Soterix Medical 1x1 | |
| 9V Battery (2x) | |||
| Two rubber head bands | |||
| Two conductive rubber electrodes | |||
| Two sponge electrodes | |||
| Cables | |||
| NaCl solution | |||
| Measurement tape | |||
| Armeo Spring Robot | Hocoma | ||
| inMotion ARM | Interactive Motion Technologies |
References
- Miller, E. L., et al. Comprehensive overview of nursing and interdisciplinary rehabilitation care of the stroke patient: A scientific statement from the American Heart Association. Stroke. 41 (10), 2402-2448 (2010).
- Adeyemo, B. O., Simis, M., Macea, D. D., Fregni, F. Systematic review of parameters of stimulation, clinical trial design characteristics, and motor outcomes in noninvasive brain stimulation in stroke. Front Psychiatry. 3 (8), 1-27 (2012).
- Johansson, B. B. Current trends in stroke rehabilitation. A review with focus on brain plasticity. Acta Neurologica Scandinavica. 123 (3), 147-159 (2011).
- Hummel, F., Cohen, L. G. Improvement of motor function with noninvasive cortical stimulation in a patient with chronic stroke. Neurorehabilitation Neural Repair. 19 (1), 14-19 (2005).
- Lo, A. C., et al. Robot-assisted therapy for long-term upper-limb impairment after stroke. New England Journal of Medicine. 362 (19), 1772-1783 (2010).
- Mehrholz, J., Haedrich, A., Platz, T., Kugler, J., Pohl, M. Electromechanical and robot-assisted arm training for improving generic activities of daily living, arm function, and arm muscle strength after stroke. Cochrane Database of Systematic Reviews. , (2012).
- Maciejasz, P., Eschweiler, J., Gerlach-Hahn, K., Jansen-Troy, A., Leonhardt, S. A survey on robotic devices for upper limb rehabilitation. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 11 (3), 10-1186 (2014).
- Ang, K. K., et al. Facilitating effects of transcranial direct current stimulation on motor imagery brain-computer interface with robotic feedback for stroke rehabilitation. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 96 (3), S79-S87 (2015).
- Chang, W. H., Kim, Y. H. Robot-assisted therapy in stroke rehabilitation. Journal of Stroke. 15 (3), 174-181 (2013).
- Volpe, B. T., et al. A novel approach to stroke rehabilitation: robot-aided sensorimotor stimulation. Neurology. 54 (10), 1938-1944 (2000).
- Volpe, B. T., et al. Robotic devices as therapeutic and diagnostic tools for stroke recovery. Archives of Neurology. 66 (9), 1086-1090 (2009).
- Nitsche, M. A., Paulus, W. Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation. TheJournal of Physiology. 527 (3), 633-639 (2000).
- Fregni, F., et al. Transcranial direct current stimulation of the unaffected hemisphere in stroke patients. Neuroreport. 16 (14), 1551-1555 (2005).
- Kim, D. Y., et al. Effect of transcranial direct current stimulation on motor recovery in patients with subacute stroke. American Journal of Physical Medicine and Rehabilitation. 89 (11), 879-886 (2010).
- Giacobbe, V., et al. Transcranial direct current stimulation (tDCS) and robot practice in chronic stroke: the dimension of timing. NeuroRehabilitation. 33 (1), 49-56 (2013).
- Hesse, S., et al. Combined transcranial direct current stimulation and robot-assisted arm training in subacute stroke patients: a pilot study. Restorative Neurology and Neuroscience. 25 (1), 9-16 (2007).
- Hesse, S., et al. Combined transcranial direct current stimulation and robot-assisted arm training in subacute stroke patients: an exploratory, randomized multicenter trial. Neurorehabilitation and Neural Repair. 25 (9), 838-846 (2001).
- Edwards, D. J., et al. Raised corticomotor excitability of M1 forearm area following anodal tDCS is sustained during robotic wrist therapy in chronic stroke. Restorative Neurology and Neuroscience. 27 (3), 199-207 (2008).
- Ochi, M., Saeki, S., Oda, T., Matsushima, Y., Hachisuka, K. Effects of anodal and cathodal transcranial direct current stimulation combined with robotic therapy on severely affected arms in chronic stroke patients. Journal of Rehabilitation Medicine. 45 (2), 137-140 (2013).
- DaSilva, A. F., Volz, M. S., Bikson, M., Fregni, F. Electrode positioning and montage in transcranial direct current stimulation. Journal of Visualized Experiments. (51), (2011).
- Antal, A., Terney, D., Poreisz, C., Paulus, W. Towards unravelling task-related modulations of neuroplastic changes induced in the human motor cortex. European Journal of Neuroscience. 26 (9), 2687-2691 (2007).
- Williams, J. A., Pascual-Leone, A., Fregni, F. Interhemispheric modulation induced by cortical stimulation and motor training. Physical Therapy. 90 (3), 398-410 (2010).
- Zimerman, M., et al. Modulation of training by single-session transcranial direct current stimulation to the intact motor cortex enhances motor skill acquisition of the paretic hand. Stroke. 43 (8), 2185-2191 (2012).
- Nitsche, M. A., et al. Pharmacological modulation of cortical excitability shifts induced by transcranial direct current stimulation in humans. The Journal of Physiology. 553 (1), 293-301 (2003).
- Lindenberg, R., Renga, V., Zhu, L. L., Nair, D., Schlaug, G. M. D. P. Bihemispheric brain stimulation facilitates motor recovery in chronic stroke patients. Neurology. 75 (24), 2176-2184 (2010).
- Fusco, A., et al. The ineffective role of cathodal tDCS in enhancing the functional motor outcomes in early phase of stroke rehabilitation: an experimental trial. BioMed Research International. , (2014).
- Kwakkel, G., Kollen, B. J., Krebs, H. I. Effects of robot-assisted therapy on upper limb recovery after stroke: a systematic review. Neurorehabilitation and Neural Repair. 22 (2), 111-121 (2008).
- Gilliaux, M., et al. Upper limb robot-assisted therapy in cerebral palsy: a single-blind randomized controlled trial. Neurorehabilitation and Neural Repair. 29 (2), 183-192 (2015).
- Timmermans, A. A., et al. Effects of task-oriented robot training on arm function, activity, and quality of life in chronic stroke patients: a randomized controlled trial. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 11 (1), 45 (2014).
- Hummel, F. C., et al. Controversy: noninvasive and invasive cortical stimulation show efficacy in treating stroke patients. Brain Stimulation. 1 (4), 370-382 (2008).
- Nair, D. G., et al. Optimizing recovery potential through simultaneous occupational therapy and non-invasive brain-stimulation using tDCS. Restorative Neurology and Neuroscience. 29 (6), 411-420 (2011).
- Nitsche, M. A., et al. Modulation of cortical excitability by transcranial direct current stimulation. Nervenarzt. 73 (4), 332-335 (2002).
