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Neuroscience

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JoVE Journal Neuroscience

Il biofeedback elettromiografico di superficie come strumento di riabilitazione per i pazienti con lesioni da plesso brachiale globale che ricevono la ricostruzione bionica

Assessment of Audio-Tactile Sensory Substitution Training in Participants with Profound Deafness Using the Event-Related Potential Technique

Journal (Neuroscience)

Assessment of Audio-Tactile Sensory Substitution Training in Participants with Profound Deafness Using the Event-Related Potential Technique

Preparation of Living Isolated Vertebrate Photoreceptor Cells for Fluorescence Imaging

Journal (Neuroscience)

Preparation of Living Isolated Vertebrate Photoreceptor Cells for Fluorescence Imaging

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Il biofeedback elettromiografico di superficie come strumento di riabilitazione per i pazienti con lesioni da plesso brachiale globale che ricevono la ricostruzione bionica

Article DOI: 10.3791/59839-v

September 28th, 2019 •

Laura A. Hruby^1,2, Agnes Sturma^1,3, Oskar C. Aszmann^1,4

¹Clinical Laboratory for Bionic Extremity Reconstruction, Medical University of Vienna, ²Department of Orthopaedics and Trauma Surgery, Medical University of Vienna, ³Department of Bioengineering, Imperial College London, ⁴Division of Plastic and Reconstructive Surgery, Department of Surgery, Medical University of Vienna

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September 28th, 2019

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I risultati funzionali ottimali dopo la ricostruzione bionica in pazienti con lesioni del plesso brachiale globale dipendono da un protocollo di riabilitazione strutturato. L'allenamento elettromiografico guidato di superficie può migliorare l'ampiezza, la separazione e la consistenza dei segnali EMG, che - dopo l'amputazione elettiva di una mano senza funzione - controllano e guidano una mano protesica.

Transcript

Il biofeedback elettromiografico superficiale semplifica notevolmente l'identificazione e l'allenamento dei segnali EMG di superficie nei pazienti con lesioni del plesso brachiale la cui attività muscolare nel braccio del flail è estremamente debole. Con l'uso del biofeedback EMG di superficie, vari comandi motori e posizioni degli elettrodi possono essere testati e addestrati ripetutamente in quanto la tecnica non è invasiva, facilmente applicabile ed economica. Per configurare un sistema per il biofeedback EMG di superficie, posizionare il dispositivo su un tavolo in una stanza silenziosa e posizionare il paziente davanti allo schermo del computer.

Chiedi al paziente di pensare ai movimenti delle mani mentre allo stesso tempo tenta di contrarre i muscoli destinati a eseguire un'azione specifica anche se ciò non si tradurrà in un movimento reale della mano senza funzione, palpeggiando l'avambraccio per la contrazione muscolare. Posizionare un elettrodo EMG di superficie sull'esatta posizione della pelle in cui si può sentire la contrazione muscolare e fare in modo che il paziente ripeta lo stesso comando motorio appena tentato di provocare la contrazione del muscolo. Osservare il segnale EMG sullo schermo del computer per vedere se l'ampiezza aumenta costantemente quando il paziente tenta di contrarre il muscolo destinato a eseguire un'azione specifica.

Se l'ampiezza è inferiore a due o tre volte il rumore di fondo o il segnale è incoerente, provare altri comandi del motore con la stessa posizione dell'elettrodo per vedere se è possibile ottenere ampiezze più elevate. Quindi spostare l'elettrodo in una nuova posizione sull'avambraccio per valutare la contrazione muscolare per un gesto diverso. Monitoraggio dell'ampiezza del segnale sullo schermo del computer mentre il paziente pensa di compiere il gesto.

Se non si trova alcuna attività muscolare nell'avambraccio, ripetere la procedura sulla parte superiore del braccio e sulla cintura della spalla. Quando sono stati identificati due o più segnali EMG, incoraggiare il paziente ad attivare alternativamente i segnali. Per guidare in modo affidabile una protesi, i segnali EMG indipendenti devono essere controllati senza interferenze.

Regolare il guadagno di tensione di ogni segnale in modo indipendente per ottenere una soglia di ampiezza simile per tutti i segnali durante l'allenamento per facilitare la separazione e la comprensione del segnale per il paziente. Ripeti e spiega al paziente la meccanica di una mano protesica, che la leggera contrazione muscolare dovrebbe essere preferita rispetto alla forza muscolare per evitare la coattivazione del segnale. Osservare i segnali EMG sullo schermo del computer e spiegare al paziente che i due segnali vengono coattiati quando si tenta un movimento specifico.

Istruire il paziente che i due segnali non devono essere riattivati durante il tentativo di un'azione specifica in quanto ogni segnale EMG è collegato a una specifica azione protesica e che i segnali coattiti non si tradurranno quindi nell'azione desiderata dal paziente. Istruisci il paziente a provare movimenti leggermente diversi e ad osservare quali modelli di movimento precisi sono i migliori per quanto riguarda la separazione del segnale. Quando sono stati identificati segnali appropriati, incoraggiare il paziente a praticare l'esecuzione di questi movimenti non più di 30 minuti per sessione di allenamento.

Istruisci al paziente che una perfetta separazione del segnale è improbabile all'inizio dell'allenamento, ma migliorerà con un alto numero di ripetizioni e che la separazione del segnale potrebbe essere più facile all'inizio quando si eseguono lievi contrazioni. Man mano che la consistenza del segnale migliora, istruisci il paziente a generare un'ampiezza del segnale più elevata per rafforzare ulteriormente il muscolo e il suo segnale. Quando è stata raggiunta una separazione costante del segnale EMG e un controllo solido, installare una protesi da tavolo collegata al software EMG corrispondente e posizionare gli elettrodi sul braccio del paziente per tradurre direttamente l'attività EMG in funzione protesica meccanica.

Informare il paziente che le protesi mioelettriche con controllo diretto utilizzano l'ingresso di un elettrodo per controllare un movimento protesico alla volta. Quando si utilizza un dispositivo con il controllo proporzionale della velocità di movimento, istruire il paziente sulla correlazione tra l'aspetto del segnale sullo schermo del computer e la velocità e la forza del movimento protesico. Quindi far praticare al paziente la co-contrazione, consentendo al paziente di osservare i segnali EMG sullo schermo del computer e spiegare che è importante che entrambi i segnali raggiungano contemporaneamente il picco.

Se il dispositivo protesico non si muove, il paziente sta eseguendo correttamente la co-contrazione poiché entrambi i segnali raggiungono contemporaneamente il picco. Quando il paziente ha imparato il controllo della protesi da tavolo, introdurre il concetto di raccordo protesico ibrido su misura per il paziente e attaccato sopra o sotto l'arto alterato. Il raccordo protesico ibrido può quindi essere utilizzato per un ulteriore allenamento durante la riabilitazione prima dell'amputazione elettiva.

Prima di intraprendere la procedura, chiedere al paziente se ha domande irrisolte in merito all'amputazione pianificata e comunicare chiaramente che è possibile in qualsiasi momento prima dell'amputazione revocare questa decisione che altrimenti si tradurrà in un intervento chirurgico irreversibile e che altera la vita. Successivamente, eseguire una valutazione standardizzata della funzione dell'arto superiore utilizzando la mano senza funzione durante la videoregistrazione dei risultati. Dopo quattro o sei settimane di guarigione postoperatoria della ferita, determinare i migliori punti caldi per il posizionamento elettrico e far praticare al paziente il segnale EMG come dimostrato Avere un tecnico ortopedico progettato la presa protesica finale utilizzando le posizioni degli elettrodi EMG precedentemente definite.

Quando la protesi è pronta, fare in modo che il paziente pratichi semplici movimenti protesici con il modo in cui il dispositivo protesico è supportato. Passa a semplici movimenti protesici in diverse posizioni del braccio come il gomito che viene esteso in modo flessibile alternativamente e continua con semplici compiti di presa come raccogliere piccole scatole e manipolare piccoli oggetti. Infine, fare in modo che la pratica del paziente svolazza attività di vita quotidiana a partire da compiti piuttosto semplici e aggiungendo lentamente complessità in compiti che il paziente considera rilevanti per la loro specifica situazione di vita.

Tre mesi dopo il raccordo protesico, ripetere la valutazione standardizzata della funzione dell'arto superiore utilizzando la mano protesica e registrando il video dei risultati. In questo studio, il protocollo di riabilitazione dimostrato utilizzando il biofeedback EMG di superficie è stato implementato con successo in sei pazienti con gravi lesioni del plesso brachiale, comprese le avulsioni multiple delle radici nervose. Il numero di sessioni di terapia e i risultati dettagliati per ogni paziente possono essere osservati nella tabella.

In questa valutazione, l'elettrodo sull'aspetto volar dell'avambraccio ha percepito l'attività EMG quando il paziente ha tentato di chiudere la mano come indicato dall'onda rossa. La separazione del segnale in questo paziente è soddisfacente in quanto il segnale dal secondo elettrodo posto sull'aspetto dorsale dell'avambraccio non ha raggiunto la soglia indicata dall'onda blu. Poi, quando il paziente ha pensato di aprire la mano, l'ampiezza del secondo segnale ha superato la soglia indicata dall'onda blu mentre il segnale del primo elettrodo è rimasto quasi inattivo come indicato dall'onda rossa.

L'input neurale ai muscoli agli arti superiori dei pazienti con grave lesione del plesso brachiale è molto scarso. Quindi, vari comandi del motore e precisione degli elettrodi devono essere testati. Per migliorare ulteriormente la motivazione del paziente e aumentare il coinvolgimento con l'allenamento durante il processo di riabilitazione di lunga durata, il biofeedback EMG superficiale può essere incorporato in interventi basati sul gioco.

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