वैश्विक बाहु जाल चोट के साथ रोगियों में बायोनिक पुनर्निर्माण के बाद इष्टतम कार्यात्मक परिणाम एक संरचित पुनर्वास प्रोटोकॉल पर निर्भर करते हैं। सतह इलेक्ट्रोमायोग्राफिक निर्देशित प्रशिक्षण आयाम, जुदाई और EMG संकेतों की स्थिरता में सुधार हो सकता है, जो – एक functionless हाथ के वैकल्पिक विच्छेदन के बाद – नियंत्रण और एक कृत्रिम हाथ ड्राइव.
वैश्विक बाहु जाल चोट और जैविक उपचार विकल्प की कमी के साथ रोगियों में, bionic पुनर्निर्माण, functionless हाथ के वैकल्पिक विच्छेदन और एक कृत्रिम अंग के साथ इसके प्रतिस्थापन सहित, हाल ही में वर्णित किया गया है. इष्टतम कृत्रिम समारोह एक संरचित पुनर्वास प्रोटोकॉल पर निर्भर करता है, के रूप में एक रोगी के हाथ में अवशिष्ट मांसपेशी गतिविधि बाद में कृत्रिम समारोह में अनुवाद किया है. स्ट्रोक के बाद पुनर्वास के दौरान सतह इलेक्ट्रोमायोग्राफिक (एसईएमजी) बायोफीडबैक का उपयोग किया गया है, लेकिन अभी तक जटिल परिधीय तंत्रिका चोटों वाले रोगियों में उपयोग नहीं किया गया है। यहाँ, हम हमारे पुनर्वास प्रोटोकॉल जैविक पुनर्निर्माण के लिए उपयुक्त वैश्विक बाहु जाल चोटों के साथ रोगियों में लागू प्रस्तुत, SEMG संकेतों की पहचान से अंतिम कृत्रिम प्रशिक्षण के लिए शुरू. इस संरचित पुनर्वास कार्यक्रम मोटर relearning की सुविधा है, जो जटिल तंत्रिका जड़ avulsion चोटों के बाद एक संज्ञानात्मक दुर्बल प्रक्रिया हो सकती है, aberant फिर से innervation और अतिरिक्त शारीरिक पुनर्निर्माण (के रूप में तंत्रिका हस्तांतरण के साथ मामला है सर्जरी)। नए मोटर पैटर्न की स्थापना में SEMG biofeedback एड्स का उपयोग कर पुनर्वास प्रोटोकॉल के रूप में रोगियों को लक्ष्य की मांसपेशियों की अग्रिम फिर से innervation प्रक्रिया के बारे में पता किया जा रहा है. इसके अतिरिक्त, बेहोश संकेतों को भी प्रशिक्षित किया जा सकता है और sEMG biofeedback का उपयोग कर सुधार, एक नैदानिक “उपयोगहीन” मांसपेशियों प्रतिपादन (ब्रिटिश चिकित्सा अनुसंधान परिषद पर मांसपेशियों की ताकत M1 को प्रदर्शित [BMRC] पैमाने) निपुण कृत्रिम हाथ नियंत्रण के लिए पात्र. इसके अलावा, सफल बायोनिक पुनर्निर्माण के बाद कार्यात्मक परिणाम स्कोर इस लेख में प्रस्तुत कर रहे हैं.
रीढ़ की हड्डी से तंत्रिका जड़ों की दर्दनाक avulsion सहित वैश्विक बाहु जाल चोटों मनुष्य में सबसे गंभीर तंत्रिका चोटों में से एक का प्रतिनिधित्व करते हैं और आम तौर पर युवा को प्रभावित, अन्यथा जीवन के प्रधानमंत्री में स्वस्थ रोगियों1,2 . तंत्रिका जड़ों की संख्या के आधार पर avulsed, पूरा ऊपरी अंग पक्षाघात के बाद से मस्तिष्क से हाथ और हाथ को nerval कनेक्शन बाधित है पीछा कर सकते हैं. परंपरागत रूप से, तंत्रिका जड़ों के avulsion गरीबपरिणामों केसाथ जुड़ा हुआ है 3 . पिछले दशकों के भीतर microsurgical तंत्रिका तकनीकों जमीन पाने के साथ, शल्य चिकित्सा परिणाम में सुधार किया गया है और कंधे और कोहनी में उपयोगी मोटर समारोह आमतौर पर बहाल कर रहे हैं4,5. हाथ में आंतरिक पेशी, जो सबसे distally झूठ, आम तौर पर फैटी अध: पतन से गुजरना जिसके परिणामस्वरूप regenerating axonsयह6 तक पहुँच सकते हैं से पहले अपरिवर्तनीय शोष में जिसके परिणामस्वरूप. ऐसे मामलों के लिए बायोनिक पुनर्निर्माण, जिसमें कार्यहीन “प्लेक्सस” हाथ का वैकल्पिक विच्छेदन और एक मेक्ट्रोनिक हाथ के साथ इसके प्रतिस्थापन शामिल हैं, का वर्णन7,8किया गया है। एक रोगी के माथे में अवशिष्ट मांसपेशी गतिविधि, जो नैदानिक रूप से नगण्य हो सकती है (आइसोमेट्रिक संकुचन, ब्रिटिश चिकित्सा अनुसंधान परिषद [बीएमआरसी] पैमाने पर एम 1), ट्रांसटेनेस इलेक्ट्रोड से उठाया जाता है जो इलेक्ट्रोमायोग्राफिक गतिविधि को संवेदन करता है, जो है तो एक कृत्रिम हाथ9के विभिन्न आंदोलनों में अनुवाद किया .
पर्याप्त सतह इलेक्ट्रोमायोग्राफिक (एसईएमजी) संकेत प्रारंभिक परामर्श पर मौजूद हो सकते हैं। कुछ मामलों में, तथापि, अतिरिक्त संकेतों चयनात्मक तंत्रिका और मांसपेशियों के हस्तांतरण7प्रदर्शन स्थापित करने की आवश्यकता है. या तो मामले में, एक संरचित पुनर्वास प्रोटोकॉल प्रक्रिया के अंत में SEMG संकेत स्थिरता और बाद में इष्टतम कृत्रिम समारोह सुनिश्चित करने की जरूरत है. तंत्रिका जड़ avulsion और aberant फिर से innervation के बाद के रूप में अच्छी तरह से तंत्रिका हस्तांतरण सर्जरी के बाद एक प्रमुख चुनौती लक्ष्य मांसपेशियों पर स्वैच्छिक नियंत्रण की अनुमति देने के लिए नई मोटर पैटर्न की स्थापना है. स्ट्रोक10के पुनर्वास में व्यापक रूप से इस्तेमाल किया गया है . इस विधि मांसपेशियों गतिविधि है कि अन्यथा मांसपेशियों की कमजोरी और / यह इस प्रकार रोगियों को अपनी कमजोर मांसपेशियों को प्रशिक्षित करने के लिए प्रोत्साहित करती है, जबकि मोटरकार्यों 11के सही निष्पादन पर सटीक प्रतिक्रिया प्रदान करते हैं।
हाल ही में एक प्रकाशन में हमने पहली बार दिखाया है कि जटिल परिधीय तंत्रिकाज्वरोंके पुनर्वास में भी सीएमजी बायोफीडबैक का उपयोग किया जा सकता है . हमें विश्वास है कि SEMG biofeedback तंत्रिका हस्तांतरण सर्जरी के बाद आगे बढ़ फिर से innervation प्रक्रिया के बारे में एक रोगी को जागरूक करने के लिए एक अत्यंत उपयोगी तरीका है. इसके अलावा, बेहोश मांसपेशियों की गतिविधि, जो पूर्व में रोगी के लिए कोई फायदा नहीं था, प्रशिक्षित किया जा सकता है और बाद में कृत्रिम नियंत्रण के लिए मजबूत SEMG biofeedback का उपयोग कर, जो अन्यथा किसी का ध्यान नहीं मांसपेशी गतिविधि के ठोस दृश्य की अनुमति देता है दोनों चिकित्सक और रोगी के लिए . इसलिए प्रशिक्षण की प्रगति को अच्छी तरह से समझा जा सकता है और प्रलेखित किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त, मांसपेशियों की गतिविधि पर प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया का उपयोग चिकित्सक जुड़े संकेत आयाम और स्थिरता के साथ विभिन्न मोटर आदेशों सहसंबंधित करने के लिए अनुमति देता है, सबसे अच्छा मोटर रणनीतियों की स्थापना भविष्य में मजबूत कृत्रिम नियंत्रण की अनुमति देने के लिए. संक्षेप में, इस विधि का लक्ष्य एक रोगी की समझ, जागरूकता और उसके SEMG संकेतों के नियंत्रण में वृद्धि करके पुनर्वास प्रक्रिया को सुविधाजनक बनाना है, जो बाद में एक कृत्रिम हाथ ड्राइव करेगा।
Biofeedback दृष्टिकोण व्यापक रूप से कई neuromuscular विकारों के पुनर्वास में इस्तेमाल किया गया है, से लेकर (हेमी)-मस्तिष्क रक्तस्राव और स्ट्रोक के रूप में केंद्रीय रोगों से उत्पन्न plegic शर्तों18,19 करने के लिए विभिन्न musculoskeletal अध: पतन या चोट और उनके शल्य चिकित्सा20,21,22. दिलचस्प है, संरचित biofeedback की अवधारणा परिधीय तंत्रिका चोटों के लिए नैदानिक अभ्यास में लागू नहीं किया गया है. हालांकि, ठीक जटिल तंत्रिका चोटों के पुनर्वास में, अभ्यास, पुनरावृत्ति, और उचित biofeedback के साथ संरचित प्रशिक्षण कार्यक्रम सही मोटर पैटर्न स्थापित करने के लिए आवश्यक हैं23.
यहाँ, और एक पिछले अध्ययन में12, हम जैविक उपचार कृत्रिम हाथ प्रतिस्थापन के लिए पात्र विकल्प की कमी के साथ रोगियों के लिए SEMG biofeedback का उपयोग कर एक संरचित पुनर्वास प्रोटोकॉल प्रस्तुत किया, एक अवधारणा आज बायोनिक के रूप में जाना जाता है पुनर्निर्माण. बायोनिक पुनर्निर्माण के संदर्भ में एक SEMG biofeedback सेट अप का उपयोग करने का सबसे स्पष्ट लाभ SEMG आकर्षण के केंद्र की सटीक परिभाषा से उत्पन्न होता है, यानी, त्वचा स्थानों, जहां EMG गतिविधि के एक अपेक्षाकृत उच्च आयाम transcutaneously मापा जा सकता है. विभिन्न मोटर आदेशों बारी-बारी से प्रयास किया जा सकता है, सेंसर आसानी से पूरे बांह के साथ ले जाया जा सकता है के रूप में, और – बांह में पता लगाने योग्य मांसपेशी समारोह लापता के मामले में – भी ऊपरी हाथ और कंधे में कमर. जब एक रोगी को एक विशिष्ट कार्रवाई करने के लिए इरादा मांसपेशियों को अनुबंध करने के लिए कहा जाता है (जैसे कलाई का विस्तार), एक इलेक्ट्रोड रखा जा सकता है, जहां (कमजोर) मांसपेशियों में संकुचन परीक्षक द्वारा palpated है. कंप्यूटर स्क्रीन पर EMG संकेत अवलोकन, एक आसानी से निर्धारित कर सकते हैं कि क्या संकेत आयाम लगातार बढ़ जाती है, जब रोगी को इस मांसपेशियों को अनुबंध करने का प्रयास करता है. आयाम पर्याप्त उच्च नहीं है या संकेत असंगत है, तो एक ही इलेक्ट्रोड स्थिति के साथ अन्य मोटर आदेशका प्रयास किया जा सकता है. के रूप में सुई EMG का विरोध, इस प्रक्रिया गैर इनवेसिव है, दर्दनाक नहीं है और हाथ में सभी मांसपेशियों / विभिन्न मांसपेशी स्थानों पर विभिन्न मोटर आदेशों का परीक्षण एक विशिष्ट मोटर कार्रवाई के साथ जुड़े उच्चतम आयाम और पुन: उत्पादनीय गतिविधि के साथ, EMG आकर्षण के केंद्र की पहचान करने के लिए अनुमति देता है। सबसे मजबूत EMG संकेतों की पहचान के बाद, इन sEMG biofeedback का उपयोग कर प्रशिक्षित किया जा सकता है के साथ संकेत जुदाई का संबंध है (सह सक्रियण दो या दो EMG संकेतों के कंप्यूटर स्क्रीन पर नहीं होना चाहिए), संकेत शक्ति (EMG संकेत द्वारा reflected कंप्यूटर स्क्रीन पर आयाम) और संकेत पुन: उत्पादनीयता (मांसपेशियों को अनुबंध करने के लिए प्रत्येक प्रयास संबंधित EMG संकेत के भ्रमण के लिए नेतृत्व करना चाहिए). प्रशिक्षण के बाद के चरण में, EMG गतिविधि सीधे कृत्रिम समारोह में अनुवाद किया है, पहले एक मेज शीर्ष कृत्रिम अंग का उपयोग कर (चित्रा 3देखें), जो पकड़ शक्ति के ठीक ट्यूनिंग की अनुमति रोगी को अतिरिक्त प्रतिक्रिया देता है, और फिर पहने शारीरिक कृत्रिम अंग.
पारंपरिक amputees में, साहित्य की एक विशाल राशि से पता चला है कि लक्षित-मांसपेशी-पुनर्निमाण (TMR), यानी, छाती और ऊपरी हाथ में वैकल्पिक मांसपेशी साइटों के लिए अवशिष्ट हाथ नसों के सर्जिकल हस्तांतरण, कृत्रिम समारोह में सुधार, के बाद से इन पुन: innervated मांसपेशियों सहज ज्ञान युक्त मोटर आदेशों के जैविक एम्पलीफायरों के रूप में सेवा और कृत्रिम हाथ, कलाई और कोहनी नियंत्रण24,25,26,27 के लिए शारीरिक रूप से उपयुक्त EMG संकेत प्रदान . पैटर्न मान्यता नियंत्रण प्रणाली का उपयोग करना, EMG इन re-innervated मांसपेशियों की त्वचा पर रखा कई sEMG संकेतों से निकाले गए डीकोड और विशिष्ट, reproduible मोटर outputs, जो अधिक विश्वसनीय myoelectric प्रदान करता है करने के लिए अनुवाद किया जा सकता है कृत्रिम अंग नियंत्रण28,29,30. क्योंकि EMG संकेत साइटों की संख्या और बाहु जाल avulsion चोट के साथ रोगियों में मांसपेशियों की मायोइलेक्ट्रिक गतिविधि बहुत सीमित हैं, पैटर्न मान्यता एल्गोरिदम के रूप में पारंपरिक amputees8के लिए किया जाता है इस्तेमाल नहीं किया जा सकता है. फिर भी, आगे अनुसंधान और बेहतर प्रौद्योगिकी के साथ, इन प्रणालियों के मौजूदा बेहोश मांसपेशी संकेतों के बारे में अधिक जानकारी निकालने के लिए और इसलिए कृत्रिम समारोह में भी इस अजीब रोगी समूह में सुधार करने में सक्षम हो सकता है.
जबकि प्रस्तुत प्रोटोकॉल एक दिशानिर्देश माना जाता है, विवरण रोगी और उपलब्ध उपकरणों के आधार पर अनुकूलित करने की आवश्यकता है. इस तरह के तंत्रिका चोटों के बाद होने वाली aberant पुन:-innervation के कारण, मोटर आदेश जरूरी शारीरिक रूप से “सही” मांसपेशियों12के सक्रियण में परिणाम नहीं है। उदाहरण के लिए, लेखकों ने फोरम फ्लेक्सर डिब्बे में ईएमजी गतिविधि देखी, जबकि रोगी अपना हाथ खोलने का प्रयास कर रहे थे। इसलिए, विभिन्न मोटर आदेशों EMG संकेतों की पहचान करने के क्रम में परीक्षण किया जाना चाहिए. इसके अतिरिक्त, अवशिष्ट पेशी समारोह (हालांकि सभी मामलों में भी उपयोगी हाथ आंदोलनों उत्पन्न करने के लिए कमजोर) काफी हद तक रोगियों में भिन्न हो सकते हैं और आवश्यक प्रशिक्षण समय में बदलाव के कारण के रूप में तालिका 2में दिखाया गया है. इसके अलावा, कृत्रिम उपकरण की पसंद और नियंत्रण के लिए इस्तेमाल इलेक्ट्रोड की संख्या संकेत जुदाई की परिशुद्धता के लिए आवश्यकताओं को बदलने, संकेत आयाम और सह-संकुचन की जरूरत है. इस सब के सब संकेत प्रशिक्षण, संकर कृत्रिम अंग प्रशिक्षण और वास्तविक कृत्रिम प्रशिक्षण के दौरान ध्यान में रखा जाना चाहिए, के रूप में यह भी amputees31के मानक कृत्रिम प्रशिक्षण में सिफारिश की है. SEMG biofeedback प्रशिक्षण के लिए इस्तेमाल किया उपकरणों के बारे में, लेखकों वे एक साथ कृत्रिम नियंत्रण के लिए आवश्यक संकेतों की संख्या प्रदर्शित कर सकते हैं, वास्तविक समय प्रतिक्रिया दे, और या तो एक कंप्यूटर या प्रदर्शन करने के लिए कनेक्ट किया जा सकता है, तो उपयुक्त उपकरणों पर विचार एक स्क्रीन पर खुद को संकेत. उपकरण है कि प्रशिक्षण के दौरान संकेत लाभ समायोजन की अनुमति पसंद कर रहे हैं.
पुनर्वास के बाद, सभी रोगियों को दैनिक जीवन गतिविधियों के दौरान अपने कृत्रिम अंग का उपयोग करने में सक्षम थे और उनके functionless हाथ एक कृत्रिम उपकरण12के साथ प्रतिस्थापित करने के निर्णय से संतुष्ट थे. इस कार्यात्मक सुधार 2.83 से 2.83 – 4.07 से 25.00 – 10.94 (च $ 0.028) से मतलब ARAT स्कोर में महत्वपूर्ण वृद्धि से परिलक्षित होता था।
हमारे दृष्टिकोण से, SEMG biofeedback सेट अप वर्तमान मूल्यवान उपकरण तंत्रिका चोट और bionic पुनर्निर्माण के साथ जुड़े मोटर वसूली की संज्ञानात्मक मांग की प्रक्रिया की सुविधा के लिए. इष्टतम EMG इलेक्ट्रोड स्थिति की पहचान और मांसपेशियों की गतिविधि के प्रत्यक्ष दृश्य के साथ विभिन्न मोटर आदेशों के परीक्षण बहुत एक नैदानिक सेट अप में SEMG biofeedback का उपयोग कर सरलीकृत है. हालांकि SEMG biofeedback भी जैविक ऊपरी अंग समारोह10,12के पुनर्वास में इस्तेमाल किया जा सकता है , bionic पुनर्निर्माण की प्रक्रिया में अपने आवेदन विशेष रूप से प्रभावी माना जाता है. सबसे महत्वपूर्ण बात, प्रशिक्षण के दौरान सक्रिय SEMG संकेतों बाद में कृत्रिम सॉकेट के भीतर इलेक्ट्रोड पदों को प्रतिबिंबित, जो व्यक्तिगत रूप से प्रत्येक रोगी के लिए अनुकूलित है. इसलिए, प्रशिक्षण के दौरान इन संकेतों के दोहराव सक्रियण सबसे अधिक संभावना भविष्य कृत्रिम हैंडलिंग और मैनुअल क्षमता बढ़ जाती है. इस मांसपेशी गतिविधि के प्रत्यक्ष दृश्य भी एक रोगी myoelectric हाथ नियंत्रण की अवधारणा को समझने के लिए अनुमति देता है और वह प्रशिक्षण प्रगति और अधिक होशपूर्वक का पालन कर सकते हैं.
भविष्य में, हमारे प्रस्तुत पुनर्वास प्रोटोकॉल कार्यात्मक परिणामों को बढ़ाने के लिए और अधिक उन्नत उपकरणों के साथ बढ़ाया जा सकता है. यह सक्रियण गर्मी नक्शे32के माध्यम से इलेक्ट्रोड प्लेसमेंट की प्रक्रिया को सुविधाजनक बनाने के लिए उच्च घनत्व SEMG रिकॉर्डिंग शामिल हो सकते हैं, आगे आभासी समाधान EMG गतिविधि का मूल्यांकन करने के लिए30,33, और गंभीर खेल प्रशिक्षण बढ़ाने के लिए प्रेरणा34| इसके अतिरिक्त कृत्रिम नियंत्रण के लिए नवीन प्रौद्योगिकियों, जैसे पैटर्न मान्यता एल्गोरिदम का भी उपयोग किया जा सकता है28,30,35. हालांकि, कम न्यूरो पेशी इंटरफेस के कारण, यह स्पष्ट नहीं है कि क्या वर्तमान में व्यावसायिक रूप से उपलब्ध अन्यथा स्वस्थ amputees के लिए डिजाइन प्रणालियों काफी इस विशिष्ट रोगी समूह में कृत्रिम समारोह में सुधार होगा. भविष्य के अध्ययन गंभीर बाहु जाल चोटों के साथ रोगियों के पुनर्वास के लिए सूचीबद्ध उपन्यास प्रौद्योगिकियों की प्रयोज्यता और लाभ का मूल्यांकन करना चाहिए. इसके अतिरिक्त, उच्च रोगी संख्या के साथ नियंत्रित परीक्षण भी सबूत के एक उच्च स्तर के साथ sEMG biofeedback का उपयोग कर वर्तमान प्रोटोकॉल के सकारात्मक प्रभाव को प्रदर्शित करने की अनुमति देगा.
The authors have nothing to disclose.
इस अध्ययन अनुसंधान और प्रौद्योगिकी विकास और विज्ञान, अनुसंधान और अर्थव्यवस्था के ऑस्ट्रिया के संघीय मंत्रालय के लिए ऑस्ट्रिया ईलापरिषद के ईसाई डॉपलर रिसर्च फाउंडेशन द्वारा वित्त पोषित किया गया. हम मूल अनुच्छेद12में प्रस्तुत आंकड़ों को पुनरुत्पादित करने की अनुमति के लिए पांडुलिपि में और तंत्रिका विज्ञान में फ्रंटियर्स में शामिल चित्र तैयार करने के लिए एरॉन कोर्वेनी के आभारी हैं .
dry EMG electrodes | Ottobock Healthcare, Duderstadt, Germany | 13E202 = 50 | The EMG electrodes used in this study were bipolar and included a ground. They can be used both for EMG training with the Myoboy and for the control of a prosthetic device. |
Myoboy | Otto bock Healthcare, Duderstadt, Germany | Myoboy | This device that can be used as stand alone device or with a computer. It allows to display EMG activity while using the dry EMG electrodes that can also be impeded in the prosthetic socket. |
SensorHand Speed | Ottobock Healthcare, Duderstadt, Germany | All patients used this commercially available myoelectrical prosthesis as their standard prosthetic device and during functional testing. Fitting of patients undergoing this procedure is, however, not restricted to this device. | |
Standard laptop with Microsoft operating system | Usually, devices for EMG biofeedback connected to a computer do not require much computing power and thus work on any regular laptop | ||
TeleMyo 2400T G2 | Noraxon, US | A surface EMG biofeedback set-up used in our protocol, connected to TeleMyo-Software, which displays the recorded EMG activity as color-coded graphs on the computer screen | |
wet EMG electrodes | Ambu | Ambu Blue Sensor VL Adhesive Electrodes | These adhesive electrodes can be used in combination with many different EMG biofeedback devices, including the TeleMyo 2400T. While they cannot be moved easily, the wet contacts usually allow to detect very faint EMG signals as well. |