Neuroscience
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Surface Electromyographic Biofeedback als Rehabilitationswerkzeug für Patienten mit globaler Brachial-Plexus-Verletzung, die eine bionische Rekonstruktion erhalten
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Summary September 28th, 2019
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Optimale funktionelle Ergebnisse nach bionischer Rekonstruktion bei Patienten mit globaler Brachialplexusverletzung hängen von einem strukturierten Rehabilitationsprotokoll ab. Oberflächenelektromyographisches geführtes Training kann die Amplitude, Trennung und Konsistenz von EMG-Signalen verbessern, die - nach wahlloser Amputation einer funktionslosen Hand - eine prothetische Hand steuern und antreiben.
Transcript
Oberflächenelektromyografisches Biofeedback vereinfacht die Identifizierung und das Training von Oberflächen-EMG-Signalen bei Patienten mit Brachialplexusverletzungen, deren Muskelaktivität im Schlegelarm extrem schwach ist. Mit dem Einsatz von Oberflächen-EMG-Biofeedback können verschiedene Motorbefehle und Elektrodenpositionen wiederholt getestet und trainiert werden, da die Technik nicht invasiv, leicht anwendbar und kostengünstig ist. Um ein System für das Oberflächen-EMG-Biofeedback einzurichten, legen Sie das Gerät auf einen Tisch in einem ruhigen Raum und positionieren Sie den Patienten vor dem Computerbildschirm.
Bitten Sie den Patienten, an Handbewegungen zu denken und gleichzeitig zu versuchen, die Muskeln zu verancieren, die dazu bestimmt sind, eine bestimmte Aktion durchzuführen, auch wenn dies nicht zu einer echten Bewegung der funktionslosen Hand führt, während der Unterarm für Muskelkontraktion palpatiert wird. Legen Sie eine Oberfläche EMG Elektrode auf die genaue Hautposition, wo Muskelkontraktion zu spüren ist und lassen Sie den Patienten den gleichen motorischen Befehl wiederholen, wie gerade versucht, Kontraktion des Muskels zu entlocken. Beobachten Sie das EMG-Signal auf dem Computerbildschirm, um zu sehen, ob die Amplitude konstant zunimmt, wenn der Patient versucht, den Muskel zu verancieren, der für eine bestimmte Aktion vorgesehen ist.
Wenn die Amplitude weniger als das Zwei- bis Dreifache des Hintergrundrauschens beträgt oder das Signal inkonsistent ist, versuchen Sie es mit anderen Motorbefehlen mit der gleichen Elektrodenposition, um zu sehen, ob höhere Amplituden erhalten werden können. Dann bewegen Sie die Elektrode an eine neue Position auf dem Unterarm, um die Muskelkontraktion für eine andere Geste zu bewerten. Überwachung der Signalamplitude auf dem Computerbildschirm, während der Patient daran denkt, die Geste zu machen.
Wenn keine Muskelaktivität im Unterarm gefunden wird, wiederholen Sie den Eingriff am Oberarm und Schultergürtel. Wenn zwei oder mehr EMG-Signale identifiziert wurden, ermutigen Sie den Patienten, die Signale abwechselnd zu aktivieren. Um eine Prothese zuverlässig antreiben zu können, müssen die unabhängigen EMG-Signale störungsfrei gesteuert werden.
Stellen Sie die Spannungsverstärkung jedes Signals unabhängig voneinander ein, um eine ähnliche Amplitudenschwelle für alle Signale während des Trainings zu erreichen, um die Signaltrennung und das Verstehen für den Patienten zu erleichtern. Wiederholen und erklären Sie dem Patienten die Mechanik einer prothetischen Hand, dass eine leichte Muskelkontraktion gegenüber Muskelkraft bevorzugt werden sollte, um Signalkoaktivierung zu vermeiden. Beobachten Sie die EMG-Signale auf dem Computerbildschirm und erklären Sie dem Patienten, dass die beiden Signale beim Versuch einer bestimmten Bewegung koaktiviert sind.
Weisen Sie den Patienten an, dass die beiden Signale während des Versuchs einer bestimmten Aktion nicht koaktiviert werden sollten, da jedes EMG-Signal mit einer bestimmten prothetischen Wirkung verbunden ist und dass koaktivierte Signale daher nicht zu der vom Patienten gewünschten Handlung führen. Weisen Sie den Patienten an, leicht unterschiedliche Bewegungen auszuprobieren und zu beobachten, welche präzisen Bewegungsmuster bei der Signaltrennung am besten sind. Wenn geeignete Signale identifiziert wurden, ermutigen Sie den Patienten, die Durchführung dieser Bewegungen nicht mehr als 30 Minuten pro Trainingseinheit zu üben.
Weisen Sie den Patienten an, dass eine perfekte Signaltrennung zu Beginn des Trainings unwahrscheinlich ist, sich aber mit einer hohen Anzahl von Wiederholungen verbessern wird und dass die Signaltrennung am Anfang bei leichten Kontraktionen einfacher sein könnte. Wenn sich die Signalkonsistenz verbessert, weisen Sie den Patienten an, eine höhere Signalamplitude zu erzeugen, um den Muskel und sein Signal weiter zu stärken. Wenn eine konsistente EMG-Signaltrennung und Feststoffsteuerung erreicht ist, installieren Sie eine Tischprothese, die mit der entsprechenden EMG-Software verbunden ist, und legen Sie die Elektroden auf den Arm des Patienten, um die EMG-Aktivität direkt in die mechanische Prothesenfunktion zu übersetzen.
Informieren Sie den Patienten, dass die myoelektrischen Prothesen mit direkter Steuerung den Eingang einer Elektrode verwenden, um jeweils eine prothetische Bewegung zu steuern. Wenn ein Gerät mit der proportionalen Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit verwendet wird, informieren Sie den Patienten über die Korrelation zwischen dem Signalbild auf dem Computerbildschirm und der Geschwindigkeit und Stärke der prothetischen Bewegung. Dann haben die Patienten Praxis der Co-Kontraktion, so dass der Patient die EMG-Signale auf dem Computerbildschirm zu beobachten und zu erklären, dass es wichtig ist, dass beide Signale gleichzeitig erreichen die Spitze.
Wenn sich das Prothesengerät nicht bewegt, führt der Patient die Kokontraktion korrekt durch, da beide Signale gleichzeitig den Peak erreichen. Wenn der Patient die Kontrolle der Tischprothese gemeistert hat, stellen Sie das Konzept einer hybriden Prothese vor, die individuell auf den Patienten zugeschnitten und über oder unter der behinderten Gliedmaße angebracht ist. Die Hybridprothese kann dann vor der Wahlamputation für ein zusätzliches Training während der Rehabilitation verwendet werden.
Fragen Sie den Patienten vor der Durchführung des Verfahrens, ob er ungelöste Fragen zur geplanten Amputation hat, und teilen Sie klar mit, dass es jederzeit vor der Amputation möglich ist, diese Entscheidung zu widerrufen, die andernfalls zu einer irreversiblen und lebensverändernden Operation führen würde. Führen Sie als Nächstes eine standardisierte Bewertung der Funktion der oberen Extremität mithilfe der funktionslosen Hand durch, während Sie die Ergebnisse auf Videoaufnahmen abhören. Nach vier bis sechs Wochen postoperativer Wundheilung die besten Hot Spots für die elektrische Platzierung ermitteln und den Patienten das EMG-Signal üben lassen, wie gezeigt hat, hat ein Orthopädietechniker die endliche Prothesenbuchse mit den zuvor definierten EMG-Elektrodenpositionen entworfen.
Wenn die Prothese fertig ist, lassen Sie den Patienten einfache prothetische Bewegungen mit der Art und Weise üben, wie das Prothesengerät unterstützt wird. Gehen Sie zu einfachen prothetischen Bewegungen in verschiedenen Armpositionen wie dem biegsamen Ellenbogen abwechselnd und setzen Sie mit einfachen Greifaufgaben wie dem Aufheben kleiner Boxen und dem Manipulieren kleiner Objekte fort. Schließlich, haben die geduldige Praxis Durchführung von Aktivitäten des täglichen Lebens beginnend mit ziemlich einfachen Aufgaben und langsam zusätzliche Komplexität in Aufgaben, die der Patient für relevant für seine spezifische Lebenssituation betrachtet.
Wiederholen Sie drei Monate nach der prothetischen Anpassung die standardisierte Beurteilung der Funktion der oberen Extremität mit der prothetischen Hand und der Aufzeichnung von Videos der Ergebnisse. In dieser Studie wurde das nachgewiesene Rehabilitationsprotokoll mit Oberflächen-EMG-Biofeedback bei sechs Patienten mit schweren Brachialplexusverletzungen, einschließlich multipler Nervenwurzel-Avulsionen, erfolgreich umgesetzt. Die Anzahl der Therapiesitzungen und die detaillierten Ergebnisse für jeden Patienten können in der Tabelle beobachtet werden.
Bei dieser Beurteilung spürte die Elektrode auf dem volaren Aspekt des Unterarms die EMG-Aktivität, als der Patient versuchte, seine Hand zu schließen, wie durch die rote Welle angegeben. Die Signaltrennung bei diesem Patienten ist zufriedenstellend, da das Signal der zweiten Elektrode, das auf dem dorsalen Aspekt des Unterarms platziert wurde, die Schwelle nicht erreicht hat, wie durch die blaue Welle angegeben. Als der Patient dann daran dachte, seine Hand zu öffnen, überschritt die Amplitude des zweiten Signals die Durchweise der blauen Welle, während das Signal der ersten Elektrode fast inaktiv blieb, wie durch die rote Welle angegeben.
Der neuronale Input für Muskeln in der oberen Extremität von Patienten mit schweren Brachialplexusverletzungen ist sehr spärlich. Daher müssen verschiedene Motorbefehle und Elektrodenpräzisionen getestet werden. Um die Patientenmotivation weiter zu steigern und die Interaktion mit dem Training während des langanhaltenden Rehabilitationsprozesses zu erhöhen, kann das Oberflächen-EMG-Biofeedback in spielbasierte Interventionen eingebettet werden.
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