Yöntem makalesi

İnme Sonrası Alt Ekstremite Kaslarının Ayakta Nörofizyolojik Değerlendirmesi

2.3K görüntüleme

⸱

DOI:

10.3791/62601

⸱

26 Temmuz 2021

 ,  ,  , 
1Department of Research and Development, Ralph H. Johnson Veterans Administration Medical Center, 2College of Health Professions, Department of Rehabilitation Sciences, Division of Physical Therapy, Medical University of South Carolina, 3College of Health Professions, Department of Health Sciences and Research, Medical University of South Carolina

Bu makalede

Özet

Bu protokol, inme sonrası kişilerde TMS kullanılarak ayakta bir pozisyonda alt ekstremite kaslarının, tibialis ön ve soleus'un nörofizyolojik bir değerlendirmesini yapma sürecini açıklar. Bu pozisyon, inme sonrası TMS yanıtı verme olasılığının daha yüksek olduğunu ve nörofizyolojik değerlendirmeler sırasında azaltılmış uyarıcı gücünün kullanılmasını sağlar.

Özet

Transkraniyal manyetik stimülasyon (TMS), sağlıklı ve nörolojik olarak bozulmuş popülasyonlarda motor devrelerinin davranışını ölçmek için kullanılan yaygın bir araçtır. TMS, motor kontrolü ve üst ekstremitelerin nörorehabilitasyonuna yanıtı incelemek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, TMS daha düşük ekstremite postural ve yürüyüşe özgü motor kontrolü çalışmasında daha az kullanılmıştır. Düşük ekstremiteli TMS değerlendirmelerinin sınırlı kullanımı ve ek metodolojik zorlukları literatür içinde alt ekstremite TMS prosedürlerinde tutarlılık eksikliğine katkıda bulunmuştur. Daha düşük ekstremiteli TMS motor çağrışan potansiyelleri (MEP) kaydetme yeteneğinin azalmasından ilham alan bu metodolojik rapor, inme sonrası TMS değerlendirmelerini ayakta bir duruşta etkinleştirme adımlarını detaylandırıyor. Ayakta duruş, nöromüsküler sistemin aktivasyonuna izin verir ve postural ve yürüyüş görevleri sırasında sistemin durumuna daha benzer bir durumu yansıtır. Çift üst kuvvet plakaları kullanarak, katılımcılara ağırlıklarını paretik ve paretik olmayan bacakları arasında eşit olarak dağıtmaları talimatını verdik. Katılımcıların ağırlık dağılımına ilişkin görsel geri bildirimde bulunundu. Görüntü yönlendirme yazılımını kullanarak, katılımcıların lezyonlu ve lezyonsuz yarımkürelerine çift koni bobini ile tek TMS darbeleri verdik ve paretik ve paretik olmayan tibialis ön ve soleus kaslarının kortizomotor tepkisini ölçtük. Ayakta değerlendirmelerin yapılması TMS yanıt oranını artırdı ve standart oturma/dinlenme pozisyonuna kıyasla daha düşük stimülasyon yoğunluklarının kullanılmasına izin verdi. Bu TMS protokolünün kullanımı, postüral ve yürüme bozukluklarının nörorehabilitasyonu ilgi çekici olduğunda, inme sonrası alt ekstremite corticomotor yanıtını değerlendirmek için ortak bir yaklaşım sağlayabilir.

Giriş

Transkraniyal manyetik stimülasyon (TMS), sinir devrelerinin davranışını ölçmek için kullanılan bir araçtır. Motor kontrol/performans çalışmasına odaklanan TMS araştırmalarının büyük çoğunluğu üst ekstremitelerde yapılmıştır. Üst ve alt ekstremite çalışmaları arasındaki dengesizlik kısmen alt ekstremite corticomotor yanıtının (CMR) ölçülmesedeki ek zorluklardan kaynaklanmaktadır. Bu metodolojik engellerden bazıları, motor korteks içindeki alt ekstremite kaslarının daha küçük kortikal temsillerini ve kafa derisine göre temsillerin daha derin konumunuiçerir 1. Nörolojik yaralanma olan popülasyonlarda ek engeller de mevcuttur. Örneğin, inme sonrası bireylerin yaklaşık yarısı alt ekstremite kaslarında istirahatte TMS'ye yanıt göstermez2,3. TMS'ye inme sonrası yanıt eksikliği, hastalar kasların bazı iradesel kontrolünü sürdürdüklerinde bile görülür, bu da en azından kısmen bozulmamış bir kortikospinal sisteme işaret eder.

Motor fonksiyonu korunmuş ölçülebilir TMS yanıtlarının olmaması, inme sonrası postural ve yürüyüşe özgü motor kontrolü ve nörorehabilitasyonun nörofizyolojik etkilerini anlamamızın azalmasına katkıda bulunur. Bununla birlikte, inme sonrası alt ekstremite nörofizyolojik değerlendirmelerinin bazı zorlukları aşılmıştır. Örneğin, çift koni bobini, interhemisferik fissür1'inderinliklerinde bulunan alt ekstremite motonöronlarını güvenilir bir şekilde etkinleştirmek için kullanılabilir. Çift koni bobini, beynin daha derinlerine nüfuz eden daha büyük ve daha güçlü bir manyetik alanüretir. TMS'ye yanıt verme hızını artırmak için uygulanabilecek bir diğer metodolojik değişiklik, hafif bir gönüllü daralma sırasında CMR'yi ölçmektir5. Genel olarak, bu kasılma önceden belirlenmiş bir maksimal gönüllü eklem torku veya maksimal elektromiyografik (EMG) kas aktivitesi seviyesinde gerçekleştirilir. Periferik sinir stimülasyonu maksimal kas yanıtı vermek için de kullanılabilir ve bu yanıtın kaydedilen EMG'si kasın hedeflenen gönüllü aktivasyonunu ayarlamak için kullanılabilir.

Aktif kas kasılması sırasında inme sonrası TMS değerlendirmesi yapmak, izometrik görevlerin fonksiyonel aktiviteleri taklit edebileceği üst ekstremitelerde oldukça yaygındır, örneğin nesneleri kavramak /tutmak. Buna karşılık, yürüme kortikal, subkortikal ve omurilik yapıları aracılığıyla birden fazla kas grubunun bilateral aktivasyonu ile gerçekleştirilir ve yerçekiminin etkilerine karşı koymak için postural kas aktivasyonu gerektirir. İzometrik kasılma üreten izole kaslar ölçülürken bu aktivasyon durumu büyük olasılıkla yansıtılmamaktadır. Katılımcılar 6 ,7,8 ve ayaktayürürken,postural ve yürüyüşe özgü motor kontrolü anlamaya yönelik önceki birkaç çalışma TMS darbeleri verdi veayakta 9,10 ,11,12,13,14,15 . CMR'nin dik pozisyonda ölçüldür, postural kasların ve postural ve yürüyüş motor kontrol ağlarının subkortikal bileşenlerinin aktivasyonuna izin verir. Bugüne kadar, inme sonrası bireylerde ayakta TMS değerlendirmeleri yapıldığına dair herhangi bir rapor olmamıştır.

Bu çalışma, CMR post-stroke'un ayakta TMS değerlendirmesi için ayakta TMS yöntemleri6,7,8,9,10,11,12,13,14,15'inmevcut literatür gövdesi üzerine inşa edilmiş standartlaştırılmış bir metodoloji önermektedir. Bu metodoloji, postural açıkları ve inme sonrası yürüyüşe özgü motor kontrolü üzerinde çalışarak ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere araştırma grupları tarafından kullanılabilir ve TMS prosedürlerinin daha fazla tutarlılığını sağlayabilir. Bu metodolojik araştırmanın amacı, orta derecede yürüme bozukluğu olan inme sonrası bireylerde ayakta TMS değerlendirmelerinin mümkün olup olmadığını belirlemekti. Değerlendirmelerin ayakta yapılması 1) ölçülebilir bir yanıt (motor çağrıştıran potansiyel, MEP) ve 2) ayakta TMS değerlendirmeleri yapmak için kullanılan uyarıcı gücünün / yoğunluğunun genellikle yapılan oturma / dinlenme değerlendirmelerinden daha düşük olacağını varsaydık. Bu protokolün başarıyla tamamlanması ve yaygın olarak kullanılmasının, inme sonrası postural ve yürüyüşe özgü motor kontrolün nörofizyolojik yönlerinin ve nörorehabilitasyonun etkilerinin daha iyi anlaşılmasına yol açabileceğine inanıyoruz.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

Tüm prosedürler Güney Carolina Tıp Üniversitesi Kurumsal İnceleme Kurulu tarafından onaylandı ve Helsinki Bildirgesi'ne uygundu.

1. Katılımcı alımı

  1. Yerel veritabanından kontur sonrası bireyleri işe alın. Bu deney için yerel bir elektronik işe alım veritabanından 16 kişi işe alındı. Bazı durumlarda, katılımcılar özellikle araştırma grubumuz tarafından yapılan önceki çalışmalarda TMS'ye yanıt vermedikleri için işe alındılar.
    1. Bu araştırma için aşağıdaki dahil etme kriterlerini kullanın: 18-85 yaşları arasındaki erkekler ve kadınlar, inme sonrası en az 6 ay, alt ekstremitelerin artık parezisi ve yardımcı bir cihaz olmadan 10 dakika durabilme.
    2. Nöbet öyküsü varsa, nöbet eşiklerini düşüren reçeteli ilaçlar aldıysa, beyin hasarı ve/veya merkezi sinir sisteminin diğer hastalıkları varsa, kafalarına cihazlar veya metal nesneler yerleştirdiyse veya pasif hareket aralıklarını sınırlayan ciddi artrit veya ortopedik durumları varsa katılımcıları hariç tutun.
      NOT: Katılımcıların demografisi Tablo 1'de yer almaktadır.
Çalışma KimliğiYaşAy
konturu deftere naklet		SeksIrkKontur TürüOkşamak
Yarımküre		Yükseklik
(cm)		Ağırlık
(kg)		Kendi Kendine Seçilen Yürüme Hızı (m/s)Yürüyüş
Yardım
16728.7MCİntraserebral KanamaSağ18074.80.61Hiç kimse
28455.8FCIskemikSağ16568.00.94Hiç kimse
356262.7FCSubaraknoid KanamaSol15259.01.29Hiç kimse
467141.8MCİntraserebral KanamaSağ18072.60.27Çente / AFO
64821.6MCİntraserebral KanamaSağ17061.20.83Hiç kimse
75893.9MCAkut İskemikSol168112.50.77Dörtlü Çeler / AFO
87155.3FACARAkut İskemikSol17068.01.05Hiç kimse
9*6523.7MCAkut İskemikSağ17884.8-DizLik Ayracı
107026.6MCAkut İskemikSol17378.90.81Hiç kimse
127010.0MCAkut İskemikSol17086.21.11Hiç kimse
136580.6MCAkut İskemikSağ185139.70.93Çentir / Koltuk Değneği
147983.0MCAkut İskemikSağ17588.50.48Baston
155154.4MACARAkut İskemikSol17890.71.35Hiç kimse
176518.5MCAkut İskemikSağ17074.80.28Baston
186348.8FACARAkut İskemikSağ17083.91.12Hiç kimse
195825.9MCAkut İskemikHer ikisi18388.51.10Hiç kimse
* Gerekli değerlendirmelerin tamamlanamaması nedeniyle katılımcı veri analizinden çıkarıldı
AFO = ayak bileği ayak ortotitik

Tablo 1: Katılımcı demografisi.

  1. Katılımcılarla telefonla ilk teması kurun ve test prosedürlerini kısaca açıklayın. İlgili bireyleri laboratuvara davet edin.
    1. Araştırma tesisine vardıktan sonra, araştırma personelinin bir üyesinin deneysel protokolü potansiyel katılımcılara tam olarak açıklamasını sağlamak.
    2. Potansiyel bir katılımcı çalışmaya katılmak istediğini onayladığında, yerel kurumsal inceleme kurulu tarafından onaylanmış yazılı bilgilendirilmiş onay alın.

2. Görüntü yönlendirme sistemi ve katılımcı kurulumu

  1. Değerlendirme sırasında TMS darbelerinin tutarlı bir şekilde teslimini sağlamak için görüntü yönlendirme yazılımını kullanın.
    1. Görüntü yönlendirme sistemine özgü MNI kafa modelini kullanarak yeni bir proje başlatın. Yazılımı açın ve Yeni MNI Head Project'i seçin.
    2. Açılır pencerede, Hedefler sekmesini tıklatın ve sonra Hedefleri Yapılandır'ı tıklatın. Kafa derisi konumunu doğrudan merkez öncesi girusa ve 0,5 cm yanal orta sezgi çizgisine kadar belirleyin.
    3. Konum görsel olarak tanımlandıktan sonra, Yeni'yi ve ardından Dikdörtgen Izgara'yı tıklatarak yeni bir dikdörtgen ızgara ekleyin. Izgara ekranda görünmeli ve medial satır orta ölçekli çizgiye 0,5 cm yanal olmalıdır.
    4. Izgara boyutu kutularına 3 ve 5 yazarak ızgarayı yeniden boyutlandırın. Izgara aralığı kutularına yazarak ızgara aralığını 10'a 10 mm olarak ayarlayın. İmleç Aracı'nı seçin ve imleci kafa derisi görüntüsüne taşıyın.
    5. Tüm ızgara noktalarının cilde dokunduğundan emin olmak için kafa derisi görüntüsünü döndürmek için fare düğmesini basılı tutun. Izgara noktaları kafa derisinde değilse, eğrilik kaydırıcısını hareket ettirerek ızgaranın eğriliğini ayarlayın.
    6. Karşı yarımkürenin üzerine 3 x 5 ızgara daha yerleştirmek için bu prosedürleri tekrarlayın.
      NOT: Bu, bir katılımcının çalışmaya kaydolması ve laboratuvara gelişinden önce gerçekleştirilebilir. Ayrıca, varsa bir katılımcının anatomik T1 ağırlıklı görüntüsü kullanılabilir. Navigasyon için anatomik MRI'ların kullanılmasına ilişkin özel ayrıntıları daha önce yayınlanan16.
  2. Yazılım açıldıktan sonra Oturumlar sekmesini seçerek görüntü kılavuzu yazılımında yeni bir oturum başlatın.
    1. Yeni'yi ve ardından Çevrimiçi Oturum'a tıklayın. Bir sonraki pencerede, önceki bölümde oluşturulan iki ızgarayı (bölüm 2.1) üzerine tıklayarak seçin ve ekle 'yitıklatın.
    2. IOBox sekmesinde, TTL Tetikleyici Seçenekleri'nin altında, Anahtar Kullan 'ın (Giriş) yanındaki kutuyu işaretleyin ve Ölü Zaman kutusuna 0 ms girin. Üstteki İleri düğmesine tıklayın. Görsel olarak görüntü yönlendirme sisteminin kamerasının etkin olduğundan emin olun.
  3. Görüntü yönlendirme sistemiyle birlikte verilen konu izleyiciyi katılımcının alnına yerleştirerek katılımcı kaydına başlayın.
    1. Katılımcı izleyicinin kameranın görüş alanının ortasında olduğundan emin olmak için kamerayı manuel olarak ayarlayın. Ardından, yazılımın üst kısmındaki Kayıt sekmesine tıklayın.
    2. Görüntü yönlendirme sisteminin işaretçisini/işaretçisini kayıt yer işaretlerinin üzerine getirin: nasion ve sağ ve sol periauriküler noktalar. İşaretçi kaplamaya yerleştirildiğinde, katılımcının dış görünüm konumlarını görüntü yönlendirme yazılımına kaydetmek için İleri düğmesini tıklatın.
    3. Kayıt yer işaretleri yakalandıktan sonra, yazılım penceresinin üst kısmındaki Ölçekleme sekmesine tıklayın. İşaretçiyi katılımcının kafa derisinin en sağ, en sol, en üst, en ön ve en arka konumlarına yerleştirin.
    4. Görüntü yönlendirme sistemini katılımcının kafasına ölçeklendirmek için her konumdaki İleri düğmesine tıklayın. Ölçeklendirme tamamlandıktan sonra, yazılımın üst kısmındaki Gerçekleştir sekmesine tıklayın. Görüntü yönlendirme sistemi artık hazır.

3. Yüzey elektromiyografisi hazırlama ve kurma

  1. Katılımcıların tibialis ön (TA) ve soleus (SOL) kaslarını yüzey elektromiyografisi (sEMG) elektrotları için hazırlayın. Cildi sEMG'ye hazırlamak için, alkol pedleri kullanarak bölgeyi temizleyin ve gerekirse tek kullanımlık bir emniyet jiletı ile herhangi bir saçı çıkarın. sEMG tek kullanımlık jel elektrotlarını SENIAM yönergelerine göre yerleştirin17.
    NOT: TA için sensör yerleşimi, fibulanın ucu ile medial malleolus'un ucu arasındaki hattaki çizginin 1/3'üdür. SOL için, sensörü uyluk kemiğinin medial kondyle arasındaki çizginin 2/3'ü medial malleolus'a yerleştirin.
  2. Elektrotlar takıldıktan sonra, sinyali görsel olarak kalite için inceleyin. Daha sonra, test sırasında elektrotların ve elde edilen yapıtın herhangi bir hareketini en aza indirmek için sapları elastik bir bandajla sarmaya devam edin.
    NOT: TMS darbelerinin teslimi öncesinde 0,1 sn'den başlayan 0,5 sn'lik bir pencerede 5000 Hz'de sEMG sinyallerini kaydedin. Tam örnekleme sıklığı ve toplanan veri miktarı, sEMG yanıtını TMS'ye kaydetmek için kullanılan donanım ve yazılıma bağlı olacaktır. EMG kayıtlarının ve analizlerinin oluşturulması hakkında ayrıntılı bilgi için tankisi veark.

4. Kuvvet plakası ve katılımcı güvenlik kurulumu

  1. Veri toplama yazılımını açın ve çift üst kuvvet plakasını kalibre etmek için yeni bir deneme başlatın.
    1. Başlat'ı tıklatın ve FP Sıfır deneme sürümü başlatın. Kuvvet plakasında yük olmadan 3-5 sn veri toplayın ve Durdur 'utıklatın.
    2. Kuvvet plakası kalibre edildikten sonra, katılımcı görüntü yönlendirme sistemine (bölüm 2.2) kaydedildi ve sEMG elektrotları sinyal kalitesi (bölüm 3) için yerleştirildi ve test edildi, katılımcıya bir emniyet kemeri ile ayakta durmasını ve sığmasını söyleyin.
    3. Katılımcının kuvvet plakasına adım atmasını ve ayağın en öndeki konumunu ve ayakların medial kenarlarını orta çizgiden eşit mesafelere işaret etmek için kuvvet plakasına önceden uygulanmış maskeleme bandı ile ayak yerleşimini standartlaştırmasını sağla.
    4. Katılımcının emniyet kemerini tavan desteğine takın. Katılımcılara gerekirse test sırasında kendilerini sabitletecekleri bir şey sağlamak için kuvvet plakasının etrafına bir rollator veya benzeri bir cihaz yerleştirin.
      NOT: Tüm ayakta TMS prosedürleri sırasında katılımcıların düşmeyi önlemek için bir emniyet kemeri ile tavana sabitlenmelerini sağlayın.
  2. Başlat'a tıklayıp bir FP Statik deneme sürümü seçerek katılımcının ağırlığını kuvvet plakasında dururken ölçün ve toplayın. 2-5 s değerinde veri kaydedin ve denemeyi sonlandırmak için Durdur'u tıklatın.
    1. Kuvvet plakaları üzerinde dururken, veri toplama yazılımının katılımcının ayaklarının her birinin altındaki ağırlığı/kuvveti temsil eden iki çubuk grafik görüntülediğinden emin olun (Şekil 1A). Katılımcı ağırlığını bir tarafa kaydırdığında, çubuk grafiklerin yüksekliği değişecektir (Şekil 1B).
    2. Bir katılımcı bacaklarındaki ağırlığı kollarına boşaltırsa, çubuk grafik görüntüsünün renk değiştirdiğine emin olun (Şekil 1C). Bir katılımcı bacaklarının arasına eşit ağırlıkta dağıtılarak rahat bir şekilde ayakta durduktan sonra CMR'yi ölçmeye başlayabilir.

figure-protocol-1
Şekil 1: Ayaktaki TMS değerlendirmesi sırasında katılımcılara sağlanan görsel geri bildirimin temsili görüntüsü. (A) katılımcılara kiloları paretik ve paretik olmayan bacaklar arasında eşit olarak dağıtılırken verilen görsel geri bildirimleri görüntüler. Dikey çubuklar, kuvvet plakasının her bir alanı tarafından ölçülen kuvvet miktarını temsil eder. Katı yatay çizgiler, katılımcıların sağlanan el desteği ile kendilerini sabit bırakmaları gerekiyorsa, vücut ağırlığının kollardan değil, alt ekstremitelere yüklenmesini sağlamak için ölçülen dikey kuvvet aralığını temsil eder. Katılımcının vücut ağırlığı %5'ten fazla bir tarafa kaydırıldıysa, dikey çubuklar, katılımcıyı (B)içinde gösterildiği gibi boşaltılan tarafa doğru eğilmeleri konusunda bilgilendirmek için renk değiştirdi. Katılımcı vücut ağırlığının +/- %5'inden fazlasını bacaklarından yüklediyse/boşalttıysa, arka plan ekran rengi (C)bölümünde gösterildiği gibi değişir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

5. Ayakta corticomotor yanıt değerlendirmesi

  1. Nörofizyolojik değerlendirmelere, tutarlı motor uyarılmış potansiyeller (MEP), yani 50 μV'> EMG sinyal genliği ve/veya aktif kaslarda, hedef TA ve SOL kasında görünür bir kortikosilent dönemi üreten bir uyarıcı yoğunluğu belirleyerek başlayın.
    NOT: Tüm TMS darbelerini ön yönden arka yöne doğru hareket eden akımla birlikte teslim etmek için çift koni bobini kullanın. TMS darbelerini yalnızca katılımcı paretik ve paretik olmayan bacakları arasında eşit ağırlık dağılımını korurken uygulayın, önceki bölümde belirtilen görsel geri bildirim/çubuk grafiklerde belirtildiği gibi (bölüm 4.2).
    1. Lezyonlu yarımküreye TMS darbeleri uygulayarak önce paretik uzuvları test edin. Çıkış kontrol düğmesini çevirerek TMS stimülatör güç seviyesini P maksimum stimülatör çıkışına (%MSO) ayarlayarak başlayın. Uyarıcıdaki tetik düğmesine basarak boyuna yarığa sadece yanal olarak yerleştirilmiş orta ızgara noktasına P MSO'da tek bir darbe uygulayın. 5-10 sn ara uyaran aralığı ile 2-3 darbe uygulayın.
      NOT: Bir katılımcı P MSO'da bir yanıt gösterirse bölüm 5.2'ye atlayın ve etkin nokta tanımlamasına başlayın.
    2. TA ve SOL'da yanıtlar görülmezse, çıkış kontrol düğmesini çevirerek uyarıcı gücünü MSO artırın ve adım 5.1.1'de olduğu gibi 2-3 TMS darbeleri sunun.
    3. Uyarıcıyı % 60 MSO'ya artırdıktan sonra yanıt görülmezse, gücü yine% 10 MSO arttırır. p MSO'da HIÇBIR MEP ortaya çıkmazsa, rastgele birkaç ızgara noktası seçin ve geçerli güç ayarında bir yanıt olup olmadığını belirlemek için TMS darbeleri uygulayın.
    4. Geçerli p MSO'da herhangi bir ızgara noktasında yanıt kaydedilmezse, ilk hedef ızgara noktası arazisine dönün, uyarıcı gücünü MSO'luk artışlarla artırmaya devam edin ve daha önce açıklandığı gibi 2-3 stimülasyon uygulayın.
      NOT: Hedef kaslardan güvenilir yanıtlar kaydedilene veya katılımcının TMS'ye yanıtı olmadığı tespit edilene kadar bu işlemi tekrarlayın. Tüm katılımcılar TMS'ye ölçülebilir bir yanıt üretmeyecektir.
  2. Tutarlı bir yanıt üreten uyarıcı gücü belirlendikten sonra, sıcak noktayı, yani uygulanan TMS darbelerine en büyük yanıtı üreten kafa derisi konumunu tanımlamaya başlayın.
    1. Başlat 'ı tıklatıp Etkin Nokta 'yı seçerek yeni bir etkin nokta denemesi başlatın. Önceki adımlarda tanımlanan suprathreshold güç seviyesindeki 15 şebeke noktasının her birine tek darbeli bir stimülasyon uygulayın. Görüntü yönlendirme sistemini kullanarak bobini ilk ızgara noktasına taşıyın.
    2. Bobin uygun konuma geldikten sonra, uyarıcı ünitesindeki tetik düğmesine basarak TMS darbesini uygulayın. Ardından, bobini bir sonraki ızgara konumuna taşıyın ve başka bir tek TMS darbesi uygulayın. Her ızgara noktasına tek bir uyarım uygulanana kadar devam edin ve denemeyi sonlandırmak için Durdur'u tıklatın.
    3. Her ızgara noktasında kaydedilen sEMG sinyallerinin genliklerini inceleyin. Hedeflenen kasların her biri için sEMG sinyallerinde kaydedilen en büyük MEP genliğine sahip ızgara noktalarını görsel olarak tanımlayın. En büyük MEP genliklerine sahip ızgara konumları sıcak noktalardır ve aşağıdaki bölümlerde corticomotor yanıtını ölçmek için kullanılacaktır.
      NOT: Bazı durumlarda, tek bir ızgara konumu hem TA hem de SOL için en büyük MEP genliklerini sağlayabilir. Bu durumlarda, her kas için motor eşiklerini ayrı ayrı belirleyin.
  3. Daha sonra, Sıralı Test (PEST)19,20ile basit adaptif Parametre Tahmini kullanarak hedeflenen kasın motor eşiğini belirleyin.
    1. PEST programını açın ve ilk uyarıcı yoğunluğunu kutuya değeri yazarak etkin noktayı tanımlamak için kullanılan suprathreshold değerine ayarlayın.
    2. Veri toplama yazılımındaki Başlat sekmesini tıklatarak yeni bir PEST denemesine başlayın ve PEST.
    3. PEST programında görüntülenen ilk %MSO yoğunluğunda tanımlanan hedef kasın sıcak noktasına tek bir TMS darbesi uygulayın. PEST programında y veya n yazarak kasın SEMG sinyalinde bir yanıt gözlemlendiğini belirtin. PEST programı bir sonraki stimülasyon yoğunluğunu otomatik olarak hesaplar.
    4. Uyarıcının güç seviyesini PEST programına uyacak şekilde ayarlayın ve başka bir tek TMS darbesi uygulayın. PEST programı, stimülasyon yoğunluğunun renginde bir değişiklikle belirtilen motor eşiğini belirleyene kadar bu işleme devam edin ve Durdur sekmesine tıklayarak veri toplama denemesini sonlandırın.
      NOT: PEST prosedürü, ardışık darbelerle ne kadar uyarıcı gücü kullanılacağını yönlendiren serbestçe kullanılabilen bir program kullanır. PEST programlarından birini burada bulabilirsiniz: (https://www.clinicalresearcher.org/software.htm).
  4. Hedef kasın sıcak noktası ve motor eşiği belirlendikten sonra CMR değerlendirmesine başlayın. Uyarıcının yoğunluğunu belirlenen motor eşiğinin% 120'sine ayarlayın.
    1. Başlat sekmesine tıklayarak veri toplama yazılımında yeni bir deneme başlatın ve bir MEP denemesi seçin. Bobini kasın sıcak noktasına yerleştirin ve 10-20 tek nabız stimülasyonu uygulayın.
    2. Her stimülasyon arasında 5-10 sn izin verin. Off-line analiz için çağrıştırılan sEMG yanıtlarını kaydedin. Katılımcının sonuçları etkileyebilecek yorgunluk geliştirme olasılığını azaltmak için katılımcının reklam libitum dinlenmesine ve test prosedürleri arasında yeterli süreye izin verin.
    3. Denemeyi sonlandırmak için MEP'leri kaydettikten sonra Durdur sekmesine tıklayın.
      NOT: TMS bobini ile ilgilenen araştırmacı, herhangi bir TMS darbesi uygulamadan hemen önce katılımcıların her bacak altında eşit ağırlık dağılımına sahip olmasını sağlamalıdır. Araştırmacı, uyarımın katılımcının ağırlığı eşit olarak dağıtılmamışken uygulandığını düşünüyorsa, ek bir uyarım yapın ve önceki denemeyi gelecekteki analizlerden hariç tutun. Paretik olmayan kasları paretik kaslardan hemen sonra test edin. Şekil 2, ayaktaki TMS değerlendirmesi sırasında deneysel kurulumu görüntüler.

figure-protocol-2
Şekil 2: Ayakta durma pozisyonunda kortikomotor yanıtının (CMR) ölçümü sırasında çekilen görüntü. Görüntü yönlendirme sistemi ve toplanan sEMG etkinliği, görüntünün sol tarafında bulunan monitörlerde gösterildiği gibi veri toplama sırasında araştırma personeline görüntülenir. Ağırlık dağılımının görsel geri bildirimi katılımcıların önünde ve biraz sağında sağlandı. Katılımcılar, çift üst kuvvet plakası üzerinde dururken düşmeleri önlemek için tavana tutturulmuş bir emniyet kemeri taktılar. TMS bakliyatları uygulandıktan sonra katılımcıların kendilerini sabit tutturmalarına yardımcı olmak için katılımcıların kollarına destek sağlandı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

6. Oturma corticomotor yanıt değerlendirmesi

  1. Ayaktaki TMS değerlendirmesinin tamamlanmasından sonra, motor eşiklerini ve CMR'yi dinlenme/oturma pozisyonunda yeniden tespit edin.
    1. Daha önce açıklanan yordamları kullanın (bölüm 5.2-5.4). Katılımcı olan tek değişiklik, bacakları desteklenmiş ve kasları rahatlamış bir sandalyeye oturtılmalıdır.
    2. Oturma pozisyonunda ayakta değerlendirme (bölüm 5.2) sırasında tanımlanan etkin noktaları kullanın. Nörofizyolojik testi, dinlenme/oturma motor eşiğinin % 120'sini stimülasyon yoğunluğu kullanmak dışında, ayakta durma pozisyonunda kullanılanla aynı şekilde gerçekleştirin.
      NOT: Önceden belirlenmiş bir uyarıcı gücü kullanarak ek testler yapmak gerekebilir. Örneğin, mep genliği arasında farklı postural pozisyonlarda karşılaştırmalar yapılırsa, benzer bir mutlak uyarıcı gücü kullanmak gerekebilir. Bu, eldeki araştırma sorusuna bağlı olacaktır ve çalışma tasarımı sırasında tanımlanmalıdır.

7. İstatistiksel yaklaşım

  1. Ayakta durmanın ölçülebilir yanıtları çağrıştırma olasılığının artmasına yol açacağı hipotezini test etmek için 2 x 2'lik bir tablo oluşturun ve McNemar'ın Test21'inikullanarak oranları test edin.
  2. Motor eşiklerinin güç seviyelerini karşılaştırmak için, her iki pozisyonda da ölçülebilir yanıtları olan katılımcılar üzerinde eşleştirilmiş bir t-testi kullanın. Alfa = 0,05 ile önemi belirleyin.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Bir katılımcı, önceden var olan diz ağrısı ve araştırma laboratuvarına gelmeden önce alınan diyabetik bir yara nedeniyle ayaktaki TMS prosedürüne tahammül edilememesi nedeniyle analizden çıkarıldı ve son örneklem boyutu 15 olarak bırakıldı. Diyabetik yara doğrudan TA üzerindeydi ve bu kasın sEMG önlemlerinin önüne geçti. TMS'nin oturma veya ayakta kalma işlemleri sırasında müfettişlere bildirilen büyük bir olumsuz olay yaşanmadı. Boyun kası ağrısı ve hafif baş ağrısı gibi birkaç küçük advers olay bildirilmiştir. Ancak, b...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

Deneysel protokol çoğu katılımcı tarafından iyi tolere edildi. Bir birey, diyabetik komplikasyonlara sekonder önceden var olan decubitus ülserleri ve önceden var olan diz ağrısını içeren ortopedik sorunlar nedeniyle ayakta TMS değerlendirmesini tamamlayamadı. Vücut ağırlığının bacaklardan yüklenmesi/boşaltılması miktarı minimumdu. Bununla birlikte, ortalama olarak, TMS darbelerinin uygulanması sırasında ölçülen biraz daha büyük bir aşağı doğru kuvvet vardı. Bunun nedeni muhtemelen bobinin ağırlığı ve kafa derisi/kafa der...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Yazarlar, bildirilen çalışmayla ilgili gerçek veya algılanan bir çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.

Teşekkürler

Yazarlar, katılımcı alımı ve veri toplamadaki katkılarından dolayı Bay Brian Cence ve Bayan Alyssa Chestnut'ı kabul etmek istiyor.

Bu projenin finansmanı kısmen NIH Ulusal Rehabilitasyon Nöromodülasyon Merkezi (NM4R) (HD086844) ve Gazi İşleri Rehabilitasyon Araştırma ve Geliştirme Kariyer Geliştirme Ödülü 1 (RX003126) ve Liyakat ödülü (RX002665) tarafından sağlanmıştır.

Bu raporun içeriği ABD Gazi İşleri Bakanlığı, ABD Ulusal Sağlık Enstitüleri veya Abd Hükümeti'nin görüşlerini temsil etmez.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Veri Toplama YazılımıMathWorksMatLabÖzel veri toplama programı Matlab'da yazılmıştır. Bununla birlikte, diğer yazılım/donanım sağlayıcıları kullanılabilir (örneğin, National Instruments, AD Instruments, CED Spike2 veya Signal)
Çift konili bobinMagstimD110TMS darbe iletimi için çift konili bobin
Çift kuvvet plakasıAdvanced Mechanical Technology Inc (AMTI)Çift üst AccuswayHer bacağın altındaki kuvvet/ağırlık dağılımını bağımsız olarak ölçmek için kullanılan kuvvet plakası.
Çift darbeli TMSMagstimBistim 200Çift darbeli uygulamalar için iki Magstim 200 ünitesini birbirine bağlar
EMG ön amplifikatörleriMotion Labs IncMA-422Tek kullanımlık yüzey EMG elektrotları için ön amplifikatörler
EMG sistemi MotionLabs IncMA400veri toplama için EMG sistemi
Nöronavigasyon SistemiRogue ResearchBrainsightManyetik stimülasyonların tutarlı bir şekilde yerleştirilmesini / iletilmesini sağlamak için kullanılan yazılım ve donanım. Bir katılımcının kafasındaki veya bir yer duş başlığındaki stimülasyon yerini işaretlemek, nöronavigasyon yazılımının yokluğunda da kullanılabilir.
İşe Alım VeritabanıN/AN/AÇalışmalarınız için uygun olan olası kişilerin adlarını içeren elektronik veritabanı.
TMS ünitesi (x2)MagstimMagstim 200TMS darbeleri sağlar

Kaynaklar

  1. Kesar, T. M., Stinear, J. W., Wolf, S. L. The use of transcranial magnetic stimulation to evaluate cortical excitability of lower limb musculature: Challenges and opportunities. Restorative Neurology and Neuroscience. 36 (3), 333-348 (2018).
  2. Sivaramakrishnan, A., Madhavan, S. Absence of a transcranial magnetic stimulation-induced lower limb corticomotor response does not affect walking speed in chronic stroke survivors. Stroke. 49 (8), 2004-2007 (2018).
  3. Kindred, J. H., et al. Individualized responses to ipsilesional high-frequency and contralesional low-frequency rTMS in chronic stroke: A pilot study to support the individualization of neuromodulation for rehabilitation. Frontiers in Human Neuroscience. 14, 578127(2020).
  4. Lu, M., Ueno, S. Comparison of the induced fields using different coil configurations during deep transcranial magnetic stimulation. PLoS One. 12 (6), 0178422(2017).
  5. Hess, C. W., Mills, K. R., Murray, N. M. Responses in small hand muscles from magnetic stimulation of the human brain. The Journal of Physiology. 388, 397-419 (1987).
  6. Petersen, N., Christensen, L. O., Nielsen, J. The effect of transcranial magnetic stimulation on the soleus H reflex during human walking. The Journal of Physiology. 513, Pt 2 599-610 (1998).
  7. Capaday, C., Lavoie, B. A., Barbeau, H., Schneider, C., Bonnard, M. Studies on the corticospinal control of human walking. I. Responses to focal transcranial magnetic stimulation of the motor cortex. Journal of Neurophysiology. 81 (1), 129-139 (1999).
  8. Schubert, M., Curt, A., Colombo, G., Berger, W., Dietz, V. Voluntary control of human gait: conditioning of magnetically evoked motor responses in a precision stepping task. Experimental Brain Research. 126 (4), 583-588 (1999).
  9. Ackermann, H., Scholz, E., Koehler, W., Dichgans, J. Influence of posture and voluntary background contraction upon compound muscle action potentials from anterior tibial and soleus muscle following transcranial magnetic stimulation. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 81 (1), 71-80 (1991).
  10. Lavoie, B. A., Cody, F. W., Capaday, C. Cortical control of human soleus muscle during volitional and postural activities studied using focal magnetic stimulation. Experimental Brain Research. 103 (1), 97-107 (1995).
  11. Soto, O., Valls-Solé, J., Shanahan, P., Rothwell, J. Reduction of intracortical inhibition in soleus muscle during postural activity. Journal of Neurophysiology. 96 (4), 1711-1717 (2006).
  12. Kesar, T. M., Eicholtz, S., Lin, B. J., Wolf, S. L., Borich, M. R. Effects of posture and coactivation on corticomotor excitability of ankle muscles. Restorative Neurology and Neuroscience. 36 (1), 131-146 (2018).
  13. Nandi, T., et al. In standing, corticospinal excitability is proportional to COP velocity whereas M1 excitability is participant-specific. Frontiers in Human Neuroscience. 12, 303(2018).
  14. Tokuno, C. D., Keller, M., Carpenter, M. G., Márquez, G., Taube, W. Alterations in the cortical control of standing posture during varying levels of postural threat and task difficulty. Journal of Neurophysiology. 120 (3), 1010-1016 (2018).
  15. Mouthon, A., Taube, W. Intracortical inhibition increases during postural task execution in response to balance training. Neuroscience. 401, 35-42 (2019).
  16. Charalambous, C. C., Liang, J. N., Kautz, S. A., George, M. S., Bowden, M. G. Bilateral assessment of the corticospinal pathways of the ankle muscles using navigated transcranial magnetic stimulation. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (144), (2019).
  17. Hermens, H. J., Freriks, B., Disselhorst-Klug, C., Rau, G. Development of recommendations for SEMG sensors and sensor placement procedures. Journal of Electromyography and Kinesiology. 10 (5), 361-374 (2000).
  18. Tankisi, H., et al. Standards of instrumentation of EMG. Clinical Neurophysiology. 131 (1), 243-258 (2020).
  19. Mishory, A., et al. The maximum-likelihood strategy for determining transcranial magnetic stimulation motor threshold, using parameter estimation by sequential testing is faster than conventional methods with similar precision. The Journal of ECT. 20 (3), 160-165 (2004).
  20. Borckardt, J. J., Nahas, Z., Koola, J., George, M. S. Estimating resting motor thresholds in transcranial magnetic stimulation research and practice: a computer simulation evaluation of best methods. The Journal of ECT. 22 (3), 169-175 (2006).
  21. McNemar, Q. Note on the sampling error of the difference between correlated proportions or percentages. Psychometrika. 12 (2), 153-157 (1947).
  22. Rossi, S., et al. Safety and recommendations for TMS use in healthy subjects and patient populations, with updates on training, ethical and regulatory issues: Expert Guidelines. Clinical Neurophysiology. 132 (1), 269-306 (2021).
  23. McDonnell, M. N., Stinear, C. M. TMS measures of motor cortex function after stroke: A meta-analysis. Brain Stimulation. 10 (4), 721-734 (2017).
  24. Reis, J., et al. Contribution of transcranial magnetic stimulation to the understanding of cortical mechanisms involved in motor control. The Journal of Physiology. 586 (2), 325-351 (2008).
  25. Chen, G., Patten, C., Kothari, D. H., Zajac, F. E. Gait differences between individuals with post-stroke hemiparesis and non-disabled controls at matched speeds. Gait & Posture. 22 (1), 51-56 (2005).
  26. Knarr, B. A., Reisman, D. S., Binder-Macleod, S. A., Higginson, J. S. Understanding compensatory strategies for muscle weakness during gait by simulating activation deficits seen post-stroke. Gait & Posture. 38 (2), 270-275 (2013).
  27. Ammann, C., et al. A framework to assess the impact of number of trials on the amplitude of motor evoked potentials. Scientific Reports. 10 (1), 21422(2020).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Transkraniyal Manyetik Stim lasyonAlt Ekstremite De erlendirmesiMotor Evoke PotansiyellerAyakta TMS ProtokolKortikospinal Yolnme Sonras N rofizyolojiTibialis Anterior KasSoleus KasKuvvet Platformu Analizintrakortikal nhibisyon

İlgili makaleler