Yöntem makalesi

İnme sonrası üst uzuv rehabilitasyonu için BCI tabanlı motor eğitim ile senkronize edilmiş kapalı döngülü ta-VNS sistemi

DOI:

10.3791/69272

⸱

14 Nisan 2026

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1The Fifth Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University, 2Department of Rehabilitation Medicine, The Seventh Affiliated Hospital, Sun Yat-sen University, 3Clinical Medical College of Acupuncture Moxibustion and Rehabilitation, Guangzhou University of Chinese Medicine, 4Department of Rehabilitation Medicine, The Affiliated Hospital of Qingdao University, 5Department of Rehabilitation Medicine, The Third Affiliated Hospital of Sun Yat-Sen University, 6School of Medical Technology and Nursing, Shenzhen Polytechnic University, 7Hainan General Hospital

* These authors contributed equally

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma, BCI tabanlı motor eğitim ile senkronize edilmiş kapalı döngü ta-VNS sistemi için standartlaştırılmış bir protokolü göstermektedir. Ayrıca, BCI tabanlı motor eğitim ile senkronize edilmiş kapalı döngü ta-VNS sisteminin etkinliğini sahte ta-VNS ile karşılaştırarak, inme rehabilitasyonunda klinik uygulamasına dair önemli kanıtlar sunar.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Transkutan kulak vagus sinir stimülasyonu (ta-VNS), elektrotlar aracılığıyla kulak konkasına elektriksel uyarı uygulanmasını içerir. Bu, vagal afferent lifleri aktive eder ve periferiden beyin sapına yükselen bir yol başlatır; bu da nihayetinde merkezi vagal projeksiyonları uyarır ve sinirsel plastisiteyi teşvik eder. Önceki çalışmalar, ta-VNS'nin motor eğitimle birleştirilmesinin, felç sonrası motor iyileşme için sinerjik faydalar sağladığını göstermiştir. Ancak, bu birleşik yaklaşımlar genellikle sabit parametrelerle açık döngü uyarım kullanır ve dinamik sinirsel aktiviteye gerçek zamanlı kapalı döngü yanıtına sahip değildir. Bu sınırlamayı gidermek için, elektroensefalografi (EEG) tetikleyici beyin-bilgisayar arayüzü (BCI) motor eğitimiyle senkronize edilmiş yeni bir kapalı döngü ta-VNS sistemi geliştirdik. Bu sistem, kortikospinal bağlanmayı artırmak ve sinaptik plastisiteyi teşvik etmek için tasarlanmıştır. Bu kapalı döngü ta-VNS sistemini BCI tabanlı motor eğitim ile senkronize edilmiş olarak inme hastalarında uygulamak için standartlaştırılmış bir protokol oluşturduk. EEG tabanlı fonksiyonel değerlendirme kullanarak, BCI tabanlı motor eğitim ile senkronize edilmiş kapalı döngü ta-VNS sisteminin etkilerini, BCI tabanlı motor eğitim ile senkronize edilmiş sahte ta-VNS etkileriyle karşılaştırdık. Bu çalışma, bu yaklaşımın inme rehabilitasyonunda klinik uygulaması için metodolojik ve teorik temel sağlar.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Transkutan kulak vagus sinir stimülasyonu (ta-VNS), invaziv olmayan bir nöromodülasyon tekniğidir ve felç sonrası motor bozuklukları hafifletmek içinkullanılır 1. Bu yöntem, vagus sinirinin kulak dalı aktive etmek için kulak konkasının elektrotlarla uyarılmasını içerir. Bu tür uyarım, motor korteks, frontal lob, talamus ve beyincikteki merkezi vagal projeksiyonlara yükselen çekirdek traktus solitarius (NTS)-locus coeruleus (LC) yolu2'yi başlatır. Bu süreç, sinirsel plastisiteyi ve ağ yeniden organizasyonunu artırır3. Geleneksel invaziv vagus sinir stimülasyonuna kıyasla, TA-VNS terapötik etkinliğini korur ve cerrahi riskleri ile komplikasyon oranlarını azaltır4. Bu avantajlar, onu rehabilitasyon bilimi 5,6,7 içinde önemli bir araştırma odağı haline getirmektedir.

Klinik kanıtlar, birleşik TA-VNS ve motor eğitimin inme sonrası motor fonksiyonu geliştirmedeki etkinliğini desteklemektedir. Chang ve ark.8 , üst uzuv bozukluğu olan 36 inme hastasını iki gruba ayırdı: aktif TA-VNS ve robotik motor eğitimle eşleştirilen sahte TA-VNS ile robotik eğitimli sahte TA-VNS. Aktif TA-VNS grubu, sahte grupa göre üst uzuv spastisitesi ve elektromiyogram aktivitesinde anlamlı daha fazla iyileşme gösterdi ve bu da motor toparlanmanın arttığını gösterdi. Bu bulguları tamamlayıcı olarak, Zheng ve ark.9 , robotik eğitimle senkronize edilmiş ta-VNS alan inme hastalarının yalnızca robotik eğitim alanlara kıyasla artmış birincil motor korteks (M1) uyarılabilirliği (genlik) ve iletim verimliliğinin (azalmış gecikme) arttığını göstermek için motor uyarılan potansiyeller kullanmıştır. Bu, birleşik TA-VNS'nin fonksiyonel kortikal yeniden yapılanmanı teşvik ederek motor iyileşmeyi artırdığını gösterir.

Ancak, mevcut birleşik müdahaleler genellikle sabit parametreli açık döngü uyarısı kullanır ve sinirsel durumlara dinamik kapalı döngü yanıtına sahip değildir. Bu sınırlamayı gidermek için, ta-VNS'yi beyin-bilgisayar arayüzü (BCI) tabanlı motor eğitim (Şekil 1) ile entegre eden yeni bir elektroensefalografi (EEG) tetikleyici kapalı döngü sistemi tasarladık; bu sistem dört bileşenden oluşuyor: senkronizasyon sistemi, EEG alım ünitesi, el rehabilitasyonu için pnömatik eldiven ve ta-VNS cihazı. EEG alım birimi, EEG sinyallerini çözerek motor-niyetle ilgili beyin etkileşimini yakalar; gerçek zamanlı etkileşim özelliklerini biyobelirteç olarak kullanarak pnömatik eldiven ve ta-VNScihazı 10'u tetikler. Her iki cihaz da senkronizasyon hostuna kablolu seri portlar aracılığıyla bağlanır. Beyin etkileşimi önceden belirlenmiş bir eşiğe ulaştığında, cihazlar eş zamanlı olarak aktive olur ve motor eğitimle tam olarak eşleştirilen kapalı döngü ta-VNS müdahalesini sağlar. Bu senkronizasyonun, motor korteks ile spinal motor nöronlar arasındaki sinaptik etkinliği artırdığı varsayılmaktadır; önceki araştırmalar, motor eğitim ile birlikte ta-VNS'nin kortikal uyarılabilirliği ve sinaptikfonksiyonu modüle edebildiğini göstermektedir. Buna karşılık, beyin etkileşim değeri eşik altındaysa TA-VNS tetiklenmez. Bu sistemin kortikospinal bağlanmayı güçlendirebileceği ve sinaptik plastisiteyi teşvik edebileceği öngörülmektedir; çünkü hareketle senkronize edilmiş kapalı döngü ta-VNS'nin motor iyileşme sonuçlarını geliştirmepotansiyeli göstermiş ve bu da nörorehabilitasyon çalışmaları için önemli umut vaat etmektedir.

Sistem, öncelikle üst uzuv motor disfonksiyonu yaşayan felç hastaları için uygundur. Uygunluk, hastaların görev uyumu için yeterli bilişsel kapasiteye sahip olmasını ve stabil hayati belirtilere sahip olmasını gerektirir. Temel karşı endikasyonlar arasında implante edilmiş elektronik cihazların varlığı, kulak stimülasyon bölgesinde deri lezyonları veya anormallikler, tanı konmuş servikal vagus sinir patolojisi veya spesifik aritmiler bulunur. Operasyonel kısıtlamalar, müdahaleyi yönetmek için eğitimli personelin gerekliliği ve uyarılma toleransı ile prosedürel güvenliği sağlamak için ilk oturumlarda sürekli izlemeyi içerir.

Bu entegre sistemin yeniliği göz önüne alındığında, standart bir uygulama protokolü yöntemin tutarlı yönetimi ve tekrarlanmasını sağlamak için çok önemlidir. Bu nedenle, bu metodolojik makalenin temel amacı, kapalı döngü ta-VNS sistemi için BCI tabanlı motor eğitim ile senkronize edilmiş standartlaştırılmış bir protokol sunmaktır. Ayrıca, temsil edici bir durumda EEG tabanlı fonksiyonel değerlendirme kullanarak, BCI tabanlı motor eğitim ile senkronize edilmiş kapalı döngü ta-VNS sisteminin nöromodülatör etkilerini, BCI tabanlı motor eğitim ile senkronize edilmiş sahte TA-VNS'ye kıyasla ön aşamada incelemeyi amaçladık. Bu çalışma, metodolojik temeli oluşturur ve bu senkronize müdahalenin klinik ortamda uygulanmasının ilk uygulanabilirliğini gösterir.

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

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Çalışma, Sun Yat-sen Üniversitesi (Shenzhen, Çin) Yedinci Bağlı Hastanesi Tıbbi Etik Derneği tarafından 30 Nisan 2025'te onaylandı (onay numarası: KY-2025-318-01). Çalışma, 16 Haziran 2025'te Çin Klinik Denemeler Sicili'ne (kayıt numarası: ChiCTR2500104317) kaydedilmiştir. Konu bilgilendirilmiş onay formunu imzaladı.

1. Alım

  1. Dahil etme kriterleri
    1. Dördüncü Ulusal Beyin Damar Hastalıkları Akademik Konferansı tarafından belirlenen kriterleri (beyin kanaması ve enfarktüsü kapsayan) karşılayan felç tanısı alan kişileri seçmek.
    2. İlk epizod, doğrulanmış beyin kanaması veya beyin enfarktüsü kranial BT veya MR ile 2 hafta ≤ hastalık süresi ≤ 6 ay olan kişileri alırlar.
    3. 18-80 yaş arası kişileri işe alın.
    4. Mini-Mental Durum Sınavı (MMSE) ≥21 ile katılımcıları seçin.
    5. İnme sonrası üst uzuvlarda ve ellerde motor disfonksiyonu olan denek katılımcılarını işe alın.
    6. Hayati belirtileri stabil olan kişileri işe alın.
    7. Gönüllü olarak imzalanmış bilgilendirilmiş onayla denekleri işe alın.
  2. Dışlama kriterleri
    1. Bilateral/tek taraflı vagus sinir yaralanması veya ameliyatı geçmişi olan kişileri hariç tutun.
    2. Kalp pili veya nörostimulyatörlü kişileri hariç tutun.
    3. Bilişsel işlev bozukluğu olan denekleri dışlayın.
    4. Uyarılma bölgelerinde enfeksiyon, ülser veya yara izi olan kişileri hariç tutun.
    5. Kalp atış hızı <60 bpm olan denekleri hariç tutun.
    6. Hamilelik ve emzirme sırasında kadınları dışlayın.
    7. Deneysel ipuçlarının algılanmasını engelleyen ciddi görsel veya işitsel bozuklukları olan denekleri hariç tutun.

2. Temel bilgi toplama

  1. Yaş, cinsiyet, hastalık süresi, inme tipi, hemiplejik taraf, el Brunnstrom evresi ve Fugl-Meyer Üst Ekstremite Motor Fonksiyonu Değerlendirmesi (FMA-UE) dahil olmak üzere konunun temel bilgilerini toplayın ve kaydedin.
  2. Konunun her iki müdahale koşulunu da tamamladığı konunun içinde bir geçiş tasarımı uygulanır: BCI tabanlı motor eğitim ile senkronize edilmiş kapalı döngü ta-VNS ve BCI tabanlı motor eğitimle senkronize edilmiş sahte ta-VNS, aralarında 6 günlük bir boşluk süresi vardır.

3. BCI tabanlı motor eğitim ile senkronize edilmiş kapalı döngülü ta-VNS sistemi

  1. Konu hazırlığı
    1. Resmi müdahaleden önce, tüm katılımcılar deneysel prosedürün kapsamlı bir açıklamasını aldı ve motor imgeleme görevini anladıklarından ve tüm görsel ve işitsel ipuçlarını net algılayabildiklerinden emin olmak için kısa bir pratik oturumu tamamladılar.
  2. Ön sınav hazırlığı
    1. %3 NaCl elektrolit çözeltisi hazırlamak için 4,5 g sodyum klorür ekleyerek 150 mL saf suya ekleyin, ardından tamamen çözünene kadar sertçe çalkalayın.
    2. Elektrolit çözeltiyi bir kapta hazırlayın, ardından 32 pamuk pedini batırın ve oda sıcaklığında 3–5 dakika bekletin.
    3. Pamuk pedlerden fazla suyu sıkıştırın.
    4. Pamuk pedlik tutucuyu kart yuvası boyunca elektrot tabanına yerleştirin.
    5. Elektrot tabanını saat yönünde dönerken sıkıştırın, ta ki bir tık sesi duyulana kadar.
    6. Sıralı olarak 30 EEG elektrotu ve 2 EOG elektrotu takın; referans elektrot CPz'de, toprak elektrotu FPz'de konumlandırılır.
    7. EEG kapağını takın ve uluslararası 10-10 sistemiyle Cz noktasını bulun.
      1. EEG sinyallerini 32 kanallı tuzlu bir kablosuz çok kanallı EEG toplama ve analiz sistemi kullanarak edinin. Uluslararası 10-10 sistemine göre, referans elektrotu A1'e (sol kulak memi) konumlandırın ve toprak elektrotunu AFz'ye (frontal orta hattı) yerleştirin. Kurulumda 30 kayıt elektrodu ve 2 EOG elektrot bulunuyordu.
      2. Amplifikatör özellikleri şu şekilde ayarlanır: giriş empedansı 1 GΩ, giriş gürültüsü 0.4 μV < ve ortak mod reddetme oranı -120 dB. Kayıtlar sırasında elektrod-skin arayüzü empedansını 5 kΩ'ün altında tutun ve EEG sinyallerini 250 Hz'de örnekleyin.
    8. Cz elektrodunu burun noktasına konumlandırın—kulak memelerini bağlayan kulak memeleri arasında olan interuriküler çizgi ile burun ucundan glabella'ya kadar uzanan nasio-bregmatik çizginin kesişim noktası
    9. Amplifikatoru nazikçe EEG kapağı fişine takıp kapağa sabitleyerek takın.
    10. Kulak klipsi uyarı elektrotunu ta-VNS sunucusuna bağlayın.
    11. Alkol sürüntüsünü çıkarın ve deneğin kulak konkasını temizleyin.
    12. Uyarı elektrotunu kulak konkasına uygulayın.
    13. Pnömatik eldiveni takın ve aşırı sıkışma veya gevşeme nedeniyle antrenman sonuçlarını olumsuz etkilemesini önlemek için rahat bir uyum ayarlayın.
  3. Yazılım Uygulaması
    1. Sağ tarafında bulunan yeşil düğmeye basıp basılı tutarak ta-VNS ana cihazı açın.
    2. TA-VNS uyarıcını USB arayüzü üzerinden BCI tabanlı motor eğitim sistemine bağlayın.
      NOT: TA-VNS stimulyatör, USB-TTL modülüne bağlanmıştı ve bu modül sayesinde PC ile seri iletişim kurarak BCI tabanlı motor eğitim sistemiyle senkronize ediliyordu. Seri port, 38400 bps baud hızı, 1 stop bit ve parite olmadan yapılandırıldı.
    3. Beyin fonksiyonu test yazılımını (BCIServer-V1.0.0) başlatın.
    4. Sağ üst köşedeki Cihaz Başlat butonuna tıklayın, ardından sol taraftaki 'Empedans Algılama' düğmesine basın; böylece elektrot empedansının 5 kΩ'nin altında kalmasını sağlarsınız. Tüm elektrotlar 5 kΩ empedans ≤gösterene ve gösterge yeşil/sarı olana kadar çalıştırmaya devam etmeyin.
      1. Yüksek empedans (kırmızı gösterge) tespit edilirse, şu şekilde ayarlayın: (1) elektrot tabanını nazikçe döndürmek, (2) saç derisine yeniden tuzlu su uygulamak ve (3) gösterge yeşil/sarıya dönene kadar her elektrodu ardışık olarak optimize etmek.
      2. Herhangi bir elektrotta sürekli yüksek empedans için pamuk pedleri tepsisini çıkarın, tuzlu suyla yeniden doydurun, elektrot tabanına yeniden yükleyin ve empedans azaltılmasına kadar hafifçe döndürün.
    5. BCI tabanlı motor eğitim yazılımı (HandGame-V1.0.0) ile senkronize edilmiş kapalı döngü ta-VNS sistemini başlatın ve deneğin demografik bilgilerini girin: isim, cinsiyet ve doğum tarihi.
    6. Eğitim ayarlarına erişin ve yapılandır: kasılma hızı: yüksek, antrenman alanı: sol el, motor imgeleme zorluğu: düşük ve eğitim süresi: 20 dakika.
      NOT: Kasılma hızı parametresi, pnömatik eldivenin parmak eklemlerinin açısal hızını tanımlar. 'Yüksek' ayarı yaklaşık 68°/s'ye karşılık gelirken, 'düşük' ayarı 30°/s'ye karşılık gelir. Seçim, hastanın kas tonusuna göre ayarlanmalıdır; Örneğin, 'yüksek' hız spastisite hastaları için uygun değildir. Mevcut vaka için, hastanın (Brunnstrom Evre I, salgın evre) düşük kas tonusu gösterdiği için 'yüksek' bir ayar seçildi. Motor görüntüleme zorluğu, 5 saniyelik görev süresi içinde BCI tabanlı motor eğitim sistemini aktive etmek için gereken minimum beyin katılım eşiği ile tanımlanır. Eşik 'düşük' seviye için 50, 'orta' seviye için 60 ve 'yüksek' seviye için 80 olarak ayarlanmıştır. Bu hastanın ilk eğitim seansı için 'düşük' zorluk seviyesi seçildi. Zorluk seviyesine yapılan sonraki ayarlamalar, hastanın performansına göre yapılır; öncelikle eğitim seansı sırasında elde edilen başarılı motor görüntüleme tetikleyici sayısı dikkate alınır.
    7. Mevcut yoğunluğu varsayılan başlangıç olarak 1 mA ve izin verilen 0–8.0 mA aralığı ile ayarlayın, akımı 0.2 mA adımlarla artırarak hasta güçlü ama rahat bir karıncalanma hissi bildirene kadar artırın. Hasta ağrı veya herhangi bir rahatsızlık (örneğin, yanma, kas seğirmesi, baş dönmesi, çarpıntı veya nefes nefesi) hissederse uyarımları hemen durdurun.
      NOT: TA-VNS ön ayar parametreleri sabittir: frekans: 20 Hz, darbe genişliği: 300 μs ve uyarım süresi: 5 s.
    8. Eğitimi başlat.
    9. Döngüsel motor görüntüleme eğitimi uygulayın.
    10. Şekil 2'de gösterildiği gibi, bireysel motor imgeleştirme eğitim görevlerini yapılandırılmış bir döngüde ardışık olarak ilerletin:
    11. Dinlenme evresi (5 saniye): Bu aşamada başlangıç EEG verilerini kaydederek sonraki kalibrasyon ve analiz için alın.
    12. Motor görüntüler ve EEG alımı (5 saniye):
      1. Görsel ve işitsel ipuçları ile indüklenen el kavrama görüntü eğitimi ile eşzamanlı EEG alımı gerçekleştirin. Beyin etkileşimi, motor görüntüleme sırasında dikkat odaklılığını niceleyen EEG sinyalinden türetilen boyutsuz bir metriktir.
      2. EEG sinyallerini 250 Hz'de örnekleyin ve ilgilenilen frekansları korumak için 8–30 Hz bant geçişli filtreyle işleyin. Bir kaydırma penceresi uygulayın (uzunluk: 4 saniye, adım: 1 saniye).
      3. Her pencere için Hızlı Fourier Dönüşümü (FFT) ile güç spektral yoğunluğunu (PSD) hesaplayın. Alfa (8-13 Hz) ve beta (14-30 Hz) bantlarının (E_α ve E_β) enerjisini hesaplayın ve oranlarını R = E_β / E_α türetin. Daha sonra R oranı 0 ile 100 arasında normalleştirildi. Daha sonra, beyin etkileşimi = 100 × (R - min) / (max - min) formülünü kullanarak hesaplayın; burada ampirik sabit max = 3.50 ve min = 0.35 önceki kalibrasyon verisetinden belirlenmiştir 13.
    13. Geri besleme ve uyarım evresi (5 s, başarıya bağlıdır): Beyin etkileşim değeri görev süresi içinde önceden belirlenmiş 50 eşik değerinden büyük veya eşitse, pnömatik eldiven hareketi ve verum ta-VNS aynı anda 5 saniye süreyle başlatılır; bu senkronize BCI-ta-VNS müdahalesini oluşturur. Bunun dışında, ne pnömatik geri bildirim ne de TA-VNS gerçekleşmedi ve hastanın devam etmesini teşvik etmek için işitsel ipuçları sağlandı.
    14. Eğitim sonrası BCI tabanlı motor eğitim yazılımıyla senkronize edilmiş kapalı döngü ta-VNS sistemini sonlandırın.

4. Sahte TA-VNS, BCI tabanlı motor eğitimle senkronize edildi

  1. 3.1 ile 3.3 adımlarını aynı şekilde takip edin, ancak 3.3.7 adımında BCI tabanlı motor eğitim için TA-VNS akım yoğunluğunu sıfıra indirin. TA-VNS akımı hariç tüm parametreler, bölüm 3'te tanımlananlarla aynı kalır. Eğitim süresi 20 dakika idi.

5. Çevrimdışı EEG veri işleme ve analiz

NOT: Çevrimdışı EEG veri işleme ve analizi, EEGLAB (v2024.2) ve ERPLAB (v12.00) araç kutularıyla birlikte MATLAB R2021a kullanılarak gerçekleştirilmiştir. İşlem boru hattı iki ana aşamadan oluşuyordu: ön işleme ve analitik analiz.

  1. Veri ön işleme
    1. Veri içe aktarma ve kanal yapılandırmasını gerçekleştirin:
      1. Edinilen sürekli EEG verilerini .csv formatında .mat formatına dönüştürün ve bunları EEGLAB'a aktarın. Örnekleme hızını 250 Hz'e ayarlayın.
      2. EEG kapağına karşılık gelen kanal konum dosyasını yükleyin ve koordinatlarını doğrulamak için elektrot konumlarını çizin. Kullanılmayan EOG elektrotlarını çıkarın.
    2. Filtreleme: Her iki müdahaleden alınan görev durumu EEG verilerine iki yönlü FIR bant geçiş filtresi (0.1–40 Hz) uygulayarak temel kaymayı ortadan kaldırın ve yüksek frekanslı gürültüyü bastırın.
    3. Epoching yapın.
      1. Verileri olay işaretçilerine göre segmentlere ayırın. İşaret 1, motor görüntüleme görevinin başlangıcını gösteriyordu. Belirteç 1'e göre -2000 ms'den +5000 ms'e kadar olan dönemleri çıkarın, ancak sonraki analiz için yalnızca başarılı bir şekilde tetiklenen (yani etkili denemelerde birincil analiz beyin durumuna odaklandığı için 'başarı' sonucuna yol açan çalışmaları seçin.
      2. Uyarı öncesi -2000 ms ile -1000 ms arasındaki aralıkla bir temel düzeltme uygulayın. Markerlerin sayısını ve zamanlamasını belgelemek için bir EVENTLIST aktarın.
    4. Eseri kaldırın.
      1. Anormal segmentleri ve kötü kanalları tespit etmek ve reddetmek için epoched veriyi görsel olarak inceleyin. Yanlış kanalları interpole et. Daha sonra, verileri Bağımsız Bileşen Analizine (ICA) tabi tutun.
      2. ICLabel araç kutusunu kullanarak bağımsız bileşenleri otomatik olarak sınıflandırın ve %90'ı aşan olasılıkla göz veya kas artefaktları olarak tanımlananları kaldırın. Bu otomatik reddetmenin ardından, eserle ilgili bileşenlerin çıkarıldığını doğrulamak için manuel denetim yapıldı.
    5. Yeniden referans: Verileri tüm kanalların ortalamasına yeniden referans verin.
  2. Veri analizi
    1. Zaman-frekans analizi: Zaman-frekans analizi için görev-durum EEG verilerine bir dalga geçişi uygulanır. Temel düzeltme için -2000 ms ile -1000 ms arasındaki dönemi kullanın. Elektrot C4'teki olayla ilişkili senkronizasyon (ERD) olgusunu 0 ms ile 5000 ms arasındaki zaman aralığında analiz edin.
    2. Güç spektral ve topografik harita analizi: Alfa ve beta bantlarındaki (8–30 Hz) ortalama gücü FFT ile 500 ms ile işaret sonrası zaman aralığında hesaplayın. Sensorimotor korteks aktivasyonunun mekansal dağılımını görselleştirmek için ortalama bant gücünün topoğrafik haritalarını çizin.

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

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

37 yaşındaki bir erkek inme hastası ardışık olarak iki müdahale geçirdi: BCI tabanlı motor eğitim ile senkronize edilmiş kapalı döngülü ta-VNS sistemi ve BCI tabanlı motor eğitimle senkronize edilmiş sahte ta-VNS sistemi. Temel özellikler Tablo 1'de sunulmaktadır. Sistem Müdahale Parametreleri Tablo 2'de sunulmaktadır.

İnme hastası için, her iki müdahale protokolü için başarılı motor görüntüleme denemelerinin sayısı kaydedildi...

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

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Önceki araştırmalar, TA-VNS'nin geleneksel motor eğitimle senkronize edilmesinin, muhtemelen sinirsel yeniden yapılanmayı artıran hassas nöromodülasyon yoluyla inme sonrası motor iyileşme için terapötik etkinliği optimizeettiğini doğrulamaktadır 8,14. Bu kanıta dayanarak, standart deneysel bir protokol oluşturduk ve EEG biyobelirteçleri kullanarak özellikle müdahale sırasında alfa ve beta bant topografik dağılımlarında yansıyan s...

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

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların açıklamak zorunda kalacak bir çıkar çatışması yoktur.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma, Guangdong Doğa Bilimleri Vakfı (2025A1515010360, 2023A1515010586), Shenzhen Tıbbi Araştırma Fonu (C2301002), temel araştırmalar için Shenzhen Temel Araştırma Özel (Doğa Bilimleri Vakfı) (JCYJ20240813150305007) ve Guangzhou Klinik Karakteristik Teknoloji Programı (2023C-TS19) tarafından desteklenmiştir.

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

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Alkol pedleriSteady Medical Group Co., Ltd.Cilt dezenfeksiyonu
Elektrolit şişesiXi'an Zhentai Akıllı Teknoloji A.Ş., Ltd.Kapasite: 150 mL, elektrolit çözeltisi depolamak için kullanılır
Fugl-Meyer Üst Ekstremite Motor Fonksiyonunun Değerlendirmesiİsveçli akademisyen Fugl-Meyer tarafından geliştirilen standartlaştırılmış değerlendirmeFMA-UEEsas olarak felç hastalarının refleks aktivitelerinin, motor kontrolünün ve kas gücünün klinik değerlendirmesinde kullanılır.
El fonksiyonu rehabilitasyon eğitim ve değerlendirme sistemiXi'an Zhentai Akıllı Teknoloji A.Ş., Ltd.ZhenTec-H1Eğitim sistemi, rehabilitasyon eğitim eldivenlerini pnömatik bir şekilde kontrol etti ve hastaların el kasları için çok modlu eğitim
rehabilitasyon eğitimi yoluyla rehabilitasyon eğitimini aşamalı olarak gerçekleştirmelerine yardımcı oldu. Eğitim son derece ilginç, oldukça sürükleyici ve hastaların el fonksiyonlarını değerlendirebilen bir değerlendirme işlevi vardır
İyileşme durumu.
Kalp atış hızı monitörleriShenzhen Huiying Elektronik Teknoloji Şirketi, Ltd.HY-HRV-001Kalp atış hızını izleyin
Lingke pamuğuXi'an Zhentai Akıllı Teknoloji A.Ş., Ltd.Tuzlu suyu emmek ve sinyal iletmek için kullanılır
Mini Zihinsel Durum MuayenesiMarshal F. Folstein ve ark. tarafından geliştirilen standart değerlendirme.MMSEYetişkin bilişsel bozukluğun hızlı taraması
Saf suChina Resources Tianbo İçecek (Çin) Co., Ltd.Yibao Arıtılmış SuElektrolit çözeltisi hazırlanmak için 150 mL kullanılır
Salin elektrodlu kablosuz çok kanallı EEG alım ve analiz sistemiXi'an Zhentai Akıllı Teknoloji A.Ş., Ltd.ZhenTec-NT1-GEEG toplama ekipmanı, 32 lead'li tuzlu elektrotlu kablosuz çok kanallı EEG toplama ve analiz sistemiydi. Uluslararası 10-10 sistemine göre, 30 toplama elektrodu ve 2 oftalmik elektrot vardı. Cihazın giriş empedansı 1 GΩ, giriş gürültüsü ise 0.4 &mu'dan azdı; V ve ortak mod reddetme oranı -120 dB idi. Elektrot aşınma empedansı 5 kΩ'nın altındaydı ve EEG örnekleme hızı 500Hz'di.
Sodyum klorürXi'an Zhentai Akıllı Teknoloji A.Ş., Ltd.4,5 g, elektrolit çözeltisi hazırlamak için kullanılır
Transkutan kulak vagus sinir uyarıcısıShenzhen Huiying Elektronik Teknoloji Şirketi, Ltd.HY-TVNS-001Ürün esas olarak invaziv olmayan vagus sinir stimülatörü ana bilgisayar, invaziv olmayan vagus sinir uyarıcısı yüzey elektrotu ve şarj kablosundan oluşur. Stimulatörün elektrotları yazılım ile kontrol edilebilir ve uyarı parametreleri arasında frekans, darbe genişliği, zaman, mod vb. bulunur.
Islatma şişesiXi'an Zhentai Akıllı Teknoloji A.Ş., Ltd.Kapasite: 250 mL, tüy pamuklarının ıslatılması için kullanılır

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Andalib, S., et al. Vagus nerve stimulation in ischemic stroke. Curr Neurol Neurosci Rep. 23 (12), 947-962 (2023).
  2. Hachem, L. D., Wong, S. M., Ibrahim, G. M. The vagus afferent network: Emerging role in translational connectomics. Neurosurg Focus. 45 (3), E2(2018).
  3. Wang, Y., et al. Effect of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation on post-stroke dysphagia. J Neurol. 270 (2), 995-1003 (2023).
  4. Lin, X., Fang, Y., Hu, H., Ye, Z. Efficacy and safety of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation (ta-VNS) in the treatment of tinnitus: Protocol for an updated systematic review and meta-analysis. BMJ Open. 14 (5), e082906(2024).
  5. Li, J. N., et al. Efficacy and safety of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation combined with conventional rehabilitation training in acute stroke patients: A randomized controlled trial conducted for 1 year involving 60 patients. Neural Regen Res. 17 (8), 1809-1813 (2022).
  6. Wu, D., et al. Effect and safety of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation on recovery of upper limb motor function in subacute ischemic stroke patients: A randomized pilot study. Neural Plast. 2020, 8841752(2020).
  7. Capone, F., et al. Transcutaneous vagus nerve stimulation combined with robotic rehabilitation improves upper limb function after stroke. Neural Plast. 2017, 7876507(2017).
  8. Chang, J. L., et al. Transcutaneous auricular vagus nerve stimulation (taVNS) delivered during upper limb interactive robotic training demonstrates novel antagonist control for reaching movements following stroke. Front Neurosci. 15, 767302(2021).
  9. Li, Z., Zhicheng, B., Qi, Z., Xuyan, R., Min, S. Effects of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation combined with rehabilitation robot training on upper limb function in stroke patients. Chinese Journal of Rehabilitation Theory and Practice. 29 (06), 691-696 (2023).
  10. Yanhui, Y., et al. Effects of visual-motor-induced brain-computer interface technology on upper limb motor and cognitive functions in stroke patients. Chinese Journal of Rehabilitation Theory and Practice. 29 (04), 472-478 (2023).
  11. Wang, M. H., et al. Transcutaneous auricular vagus nerve stimulation with task-oriented training improves upper extremity function in patients with subacute stroke: A randomized clinical trial. Front Neurosci. 18, 1346634(2024).
  12. Badran, B. W., et al. Motor-activated auricular vagus nerve stimulation as a potential neuromodulation approach for post-stroke motor rehabilitation: A pilot study. Neurorehabil Neural Repair. 37 (6), 374-383 (2023).
  13. Yuan, Z., et al. Effect of BCI-controlled pedaling training system with multiple modalities of feedback on motor and cognitive function rehabilitation of early subacute stroke patients. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 29, 2569-2577 (2021).
  14. Redgrave, J. N., et al. Transcutaneous auricular vagus nerve stimulation with concurrent upper limb repetitive task practice for poststroke motor recovery: A pilot study. J Stroke Cerebrovasc Dis. 27 (7), 1998-2005 (2018).
  15. Liu, H., et al. An EEG motor imagery dataset for brain computer interface in acute stroke patients. Sci Data. 11 (1), 131(2024).
  16. Fong, K. N. K., Ting, K. H., Zhang, J. J. Q., Yau, C. S. F., Li, L. S. W. Event-related desynchronization during mirror visual feedback: A comparison of older adults and people after stroke. Front Hum Neurosci. 15, 629592(2021).
  17. Fu, J., Jiang, Z., Shu, X., Chen, S., Jia, J. Correlation between the erd in grasp/open tasks of BCIs and hand function of stroke patients: A cross-sectional study. Biomed Eng Online. 22 (1), 36(2023).
  18. Bartur, G., Pratt, H., Soroker, N. Changes in mu and beta amplitude of the EEG during upper limb movement correlate with motor impairment and structural damage in subacute stroke. Clin Neurophysiol. 130 (9), 1644-1651 (2019).
  19. Lima, J. P. S., et al. Unraveling transformative effects after tDCS and BCI intervention in chronic post-stroke patient rehabilitation-An alternative treatment design study. Sensors (Basel). 23 (23), 9302(2023).
  20. Kang, D., Choi, Y., Lee, J., Park, E., Kim, I. Y. Analysis of taVNS effects on autonomic and central nervous systems in healthy young adults based on HRV, EEG parameters. J Neural Eng. 21 (4), (2024).
  21. Dettmers, C., Benz, M., Liepert, J., Rockstroh, B. Motor imagery in stroke patients, or plegic patients with spinal cord or peripheral diseases. Acta Neurol Scand. 126 (4), 238-247 (2012).
  22. Liepert, J., Greiner, J., Nedelko, V., Dettmers, C. Reduced upper limb sensation impairs mental chronometry for motor imagery after stroke: Clinical and electrophysiological findings. Neurorehabil Neural Repair. 26 (5), 470-478 (2012).
  23. Tang, Z., et al. A BCI painting system using a hybrid control approach based on SSVEP and P300. Comput Biol Med. 150, 106118(2022).

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

Brain Computer InterfaceStroke RehabilitationUpper Limb RecoveryVagus Nerve StimulationEEG AssessmentNeural PlasticityCorticospinal CouplingSynaptic Plasticity
Video yakında

İlgili makaleler