Author Produced

השימוש המשולב של גירוי הנוכחי טראנס ישיר וטיפול רובוטית עבור הגפיים העליונות

Neuroscience

Your institution must subscribe to JoVE's Neuroscience section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

השימוש המשולב של טראנס זרם ישיר גירוי וטיפול רובוטית הרחבה לטיפול שיקום קונבנציונלי עלול לגרום תוצאות משופרות טיפולית עקב אפנון של פלסטיות המוח. במאמר זה, אנו מתארים את האמצעים שננקטו המשולב במכון שלנו לשיפור ביצועי מנוע לאחר שבץ.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Pai, M. Y., Terranova, T. T., Simis, M., Fregni, F., Battistella, L. R. The Combined Use of Transcranial Direct Current Stimulation and Robotic Therapy for the Upper Limb. J. Vis. Exp. (139), e58495, doi:10.3791/58495 (2018).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

הפרעות רגשיות ונוירולוגיות כגון שבץ מוחין מובילים גורם של נכות לטווח ארוך והוא יכול להוביל חוסר חמור והגבלה של פעילויות יומיומיות עקב ליקויי האיבר העליון והתחתון. טיפולים חדשים מן החוץ לשיקום סטנדרטי עשוי לייעל את תוצאות תפקודי נלמדים גופנית אינטנסיבית, ריפוי בעיסוק עדיין נחשבים טיפולים עיקריים.

טראנס זרם ישיר גירוי (tDCS) היא טכניקה גירוי המוח לא פולשנית המשמשת כבסיס אזורים במוח באמצעות היישום של זרמים חלשים ישיר דרך אלקטרודות על הקרקפת, להתכוונן דעתנית קורטיקלית קוטביות (ניגודים). עניין גדל בטכניקה זו ניתן לייחס שלה בעלות נמוכה, קלות השימוש, ואת ההשפעות על האדם פלסטיות עצבית. מחקר שנערך לאחרונה בוצע כדי לקבוע את הפוטנציאל קליני של tDCS בתנאים מגוונים כגון דיכאון, מחלת פרקינסון, מנוע שיקום לאחר שבץ. tDCS מסייעת לשפר פלסטיות המוח, שנראה טכניקה מבטיח בתוכניות שיקום.

מספר התקנים רובוטית פותחו כדי לסייע בשיקום תפקוד האיבר העליון לאחר שבץ. השיקום של גירעונות מנוע לעתים קרובות תהליך ארוך הדורש גישות רב תחומיים לחולה להשיג עצמאות מקסימלית. התקנים אלה אין בכוונתך להחליף טיפול שיקום ידנית; במקום זאת, הם תוכננו כלי נוסף על תוכניות השיקום, המאפשר תפיסה מיידית של תוצאות, המעקב של שיפורים, ובכך מסייעת לחולים להישאר מוטיבציה.

הן tDSC והן טיפול באמצעות רובוט מבטיח תוספות לשיקום קו, המטרה של האפנון של פלסטיות המוח, עם מספר דיווחים המתארים את השימוש שלהם להיות מזוהה עם טיפול קונבנציונאלי ושיפור תוצאות טיפוליות. עם זאת, לאחרונה, כמה ניסויים קליניים קטנים פותחו המתארים שימוש המשויך tDCS טיפול באמצעות רובוט בשיקום שבץ. במאמר זה, אנו מתארים את האמצעים שננקטו המשולב במכון שלנו לשיפור ביצועי מנוע לאחר שבץ.

Introduction

הפרעות נוירולוגיות כגון שבץ מוחי, שיתוק מוחי, פגיעה מוחית טראומטית מובילים גורם של נכות לטווח ארוך, בשל נגעים הבאים תסמינים נוירולוגיים שיכולים להוביל חוסר חמור והגבלה של פעילויות היומיום1. הפרעות תנועה להפחית באופן משמעותי את איכות החיים של החולה. שחזור מוטורי ביסודה מונעת על ידי והנוירולוגיה הפלסטית, המנגנון הבסיסי שבבסיס מחודש מהוואי של מיומנויות מוטוריות איבדו בשל המוח נגעים2,3. לפיכך, טיפולי שיקום חריפה מבוססים על אימונים אינטנסיביים במינון גבוה, חזרות אינטנסיבי של תנועות לשחזר כוח ואת טווח התנועה. פעילויות חוזרות אלה מבוססים על תנועות החיים מדי יום, המטופלים עשויים להיות פחות מוטיבציה עקב החלמה מוטורית איטית החוזרות על עצמן, תרגילים עלול לפגום בהצלחת neurorehabilitation4. גופנית אינטנסיבית, ריפוי בעיסוק עדיין נחשבים טיפולים הראשי, אך חדשה יותר מן החוץ טיפולים לשיקום סטנדרטי נלמדים כדי למטב את תוצאות תפקודי1.

כניסתו של טיפולים רובוטית בסיוע הוכח שיש ערך רב בשיקום שבץ, המשפיעים על תהליכי עצביים פלסטיות סינפטית, כינוסים ושיקום חברות. הם נחקרו עבור ההכשרה של חולים עם פונקציות נוירולוגיות פגום ועזרה לאנשים עם מוגבלויות5. אחד היתרונות החשובים של הוספת טכנולוגיה רובוטית התערבויות rehabilitive נעוץ ביכולתה להעביר אימון בעצימות גבוהה ומינון גבוה, אשר אחרת יהיה מאוד עתירי עבודה התהליך6. השימוש של טיפולים רובוטית, יחד עם תוכנות מחשב מציאות מדומה, מאפשר התפיסה המיידית והערכה של שחזור מוטורי ולשנות פעולות חוזרות לפעילויות תפקודית משמעותית, אינטראקטיביים כגון ניקוי כיריים7 . זה יכול להעלות את רמת המוטיבציה של המטופלים תוך היצמדות בתהליך שיקום ארוך, מאפשר, באמצעות האפשרות של מדידת תנועות לכימות, מעקב אחר ההתקדמות שלהם5. שילוב של טיפול רובוטי נוהלי הנוכחי עשוי להגביר את היעילות והאפקטיביות של שיקום, לאפשר הפיתוח של מצבי הרומן של תרגיל8.

טיפולי שיקומי רובוטים לספק הדרכה לפעילות, יכול להיות מחולק התקני הקצה-אפקטור-type ושלד חיצוני-סוג המכשירים9. ההבדל בין סיווגים אלה קשורה איך התנועה מועבר מהמכשיר אל המטופל. סיום-אפקטור התקנים כוללים מבנים פשוטים יותר, פנייה אל האיבר החולה רק על חלקו הדיסטלי ביותר, ולכן יותר קשה לבודד את התנועה של מפרק אחד. מכשירים מבוססי שלד חיצוני יש עיצובים מורכבים יותר עם מבנה מכני אשר מראות את מבנה השלד של האיבר, אז תנועת המפרק של המכשיר יהיה לייצר באותה התנועה של המטופל האיבר7,9.

T-WREX הוא רובוט המבוסס על שלד המסייעת תנועות כל הזרוע (כתף, מרפק, האמה, כף היד ותנועות אצבע). הזרוע מכני מתכוונן מאפשר רמות מגוונות של תמיכה הכבידה, המאפשר חולים שיש להם פונקציה מסוימת הגפיים העליונות שיורית כדי להשיג למגוון רחב פעיל יותר של תנועה תרפיה מרחבי תלת מימדי7,9. MIT-מאנוס הוא רובוט סוף-אפקטור-type פועלת תוכנית יחיד (x - וציר ה-y) ומאפשרת שדה כבידה מימדי פיצוי טיפול, הכתף לסייע והתנועות המרפק על ידי הזזת היד של החולה ב מישור אופקי או אנכי9 , 10. שני רובוטים יש חיישני מיקום מובנה זה יכולים לכמת השליטה המוטורית הגפיים העליונות ואת השחזור ממשק לשילוב מחשב המאפשרת 1) ההכשרה של משימות תפקודית משמעותית מדומה בסביבת למידה וירטואלי ו- 2) תרפיה משחקים, אשר לעזור למרפאה של מנוע התכנון, עין-יד תיאום, תשומת לב, שדה ראייה פגמים או מזניח7,9. הם גם מאפשרים הפיצוי של השפעות הכבידה על הגפיים העליונות, מסוגלים להציע תמיכה וסיוע לתנועות החוזרות על עצמן וטיפוסית בחולים נפגעת קשות. זה מפחית בהדרגה סיוע כמו הנושא משפר, חל סיוע מינימלי או התנגדות לתנועה חולים במתינות לקוי9,11.

טכניקה נוספת עבור neurorehabilitation הוא גירוי זרם ישיר טראנס (tDCS). tDCS היא טכניקה גירוי המוח לא פולשנית שגורם דעתנית קורטיקלית שינויים באמצעות משרעת נמוכה זרמי ישיר חלה דרך הקרקפת אלקטרודות12,13. בהתאם הקוטביות של הזרם הנוכחי, דעתנית המוח יכול להיות מוגברת על ידי גירוי anodal או ירידה גירויים cathodal2.

לאחרונה, היו עניין מוגבר tDCS, כפי הוכח שיש השפעות מועילות על מגוון רחב של מחלות כגון שבץ, אפילפסיה, מחלת פרקינסון, מחלת אלצהיימר, פיברומיאלגיה, הפרעות פסיכיאטריות כגון דיכאון, אפקטיבי לקוי הפרעות, סכיזופרניה2. tDCS יש כמה יתרונות, כגון עלות נמוכה יחסית, קלות שימוש, בטיחות, תופעות לוואי נדירות14שלה. tDCS גם שיטה ללא כאבים, להיות עיוור אמין בניסויים קליניים, שכן יש מצב שאם13. tDCS סביר אופטימלית עבור שחזור פונקציונלי בכוחות עצמו; עם זאת, הוא מוצג הבטחה מוגברת כמו טיפול הקשורים בשיקום, כפי שהוא משפר פלסטיות המוח15.

ב פרוטוקול זה, נדגים בשילוב טיפול באמצעות רובוט (עם שני רובוטים המדינה-of-the-art), לא פולשנית neuromodulation עם tDCS כשיטה לשיפור תוצאות השיקום, בנוסף פיזיותרפיה קונבנציונלית. רוב לימודי המצריכות טיפולים רובוטית או tDCS להשתמש בהם כמו טכניקות מבודד, מעטים שילבו את שניהם, אשר עשוי לשפר את ההשפעות המיטיבות מעבר לכל התערבות לבד. ניסויים קטנים אלה הדגימו אפקט סינרגיסטי אפשרי בין שני ההליכים, עם יכולת תפקודית8,15,16,17,18, ושחזור מנוע משופר 19. לכן, טיפולים ומשולבות עשוי לשפר את התנועה שחזור מעבר האפשרויות הנוכחיות.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

פרוטוקול זה עוקב אחר הקווים המנחים של ועדת האתיקה האנושית המחקר של המוסד שלנו.

1. tDCS

  1. התוויות ושיקולים מיוחדים
    הערה: tDCS היא טכניקה בטוחה שולח זרם קבוע ונמוך באמצעות האלקטרודות, גרימת שינויים בדעתנית עצביים של האזור מקבל גירוי.
    1. לפני התקנת מכשיר, לאשר כי החולה אין כל התוויות כדי tDCS, כגון תופעות לוואי לטיפול tDCS הקודם, מכשור רפואי מושתל במוח או הנוכחות של שתלי מתכת בראש.
    2. השתמש לקריטריוני ההכללה הבאה: לחולי שבץ subacute וכרוני עם אור מתון hemiparesis העליונה-הגפיים. התוויות נגד אחרות כוללות פגמים הגולגולת, אשר יכול לשנות עוצמת ומיקום הזרימה הנוכחית, ועל נושאים להיות ללא יציבה מצבים רפואיים כגון אפילפסיה בלתי מבוקרת.
    3. לבדוק את הקרקפת החולה ביסודיות עבור נגעים עורית, כגון מחלות עור אקוטי או כרוני, חתכים או סימנים דלקתיים אחרים. למנוע את אלקטרודות ועירור אזורים עם כזה נגעים כאמצעי בטיחות.
  2. חומרים עבור tDCS
    1. בדוק אם כל התנאים הבאים ברשימה חומרים הן זמינות (איור 1) לפני תחילת ההליך: tDCS ממריץ התקן 9 V סוללה, 2 אלקטרודות מוליך, ספוג 2 אלקטרודות, כבלים, 2 גומיות ראש (או רצועות Velcro, רצועות הלא מוליך) , פתרון נתרן כלורי (NaCl), סרט מדידה
  3. מדידות
    1. אלקטרודה אתרים מוגדרים בדרך כלל עמדות אא ג 10/20, כפי שמתואר הפרסום הקודם20. ודא כי הנושא הוא יושב בנוחות.
    2. ראשית, בתרגום הקודקוד (Cz).
      1. למדוד את המרחק מן nasion (גשר האף) או חיתוך של העצם הקדמית, שתי עצמות האף inion (בליטה חיצונית או הקרנת הבולטים בליטה), ולסמן על 50% באורך כזה. סמן את המיקום Cz ראשוני כמו קו, באמצעות עיפרון שמן או טוש על בסיס מים רעילים.
      2. למדוד את המרחק נקודות נכון מראש אוריקולארית ושמאלה (קרי, האזור והשתרשה עמוק בלבה tragus). לחלק זה מרחק לשניים ולסמן את הנקודה מחושב עם קו.
      3. לחבר שני הקווים כדי ליצור צלב. ההצטלבות של שני הקווים יתאים על הקודקוד (Cz) (איור 2).
    3. לזהות אתר היעד על הראש.
      הערה: גירוי Anodal מגביר את רגישות קורטיקלית בתוך רקמת המוח מגורה, בזמן גירוי cathodal מקטין אותו. מחקרים קודמים השתמשו גירוי anodal בחצי הכדור lesioned או גירוי cathodal בחצי הכדור contralesional על מנת להקטין דעתנית קורטיקלית של קליפת המוח המוטורית מעושה, להגדיל אותו בתוך קליפת המוח המוטורית המושפעת. ב פרוטוקול זה, נתאר bihemispheric גירוי (עם גירוי הן anodal והן cathodal באותה הפעלת) והן גירוי anodal על קליפת המוח המוטורית העיקרי.
      1. כדי לאתר הראשי קליפת המוח המוטורית (M1), השתמש 20% המרחק Cz הנקודה שמאלה או נכון מראש אוריקולארית (איור 3). אזור זה צריכה להתאים את המיקום C3/C4 EEG.
      2. הצב האנודה מעל קליפת המוח המוטורית מרכז של M1 של האונה ipsilesional, הקתודה השתלטה על האזור supraorbital contralateral (Fp) (איור 3).
      3. לחלופין, הצב האנודה מעל קליפת המוח המוטורית מרכז של M1 של האונה ipsilesional, הקתודה מעל contralesional M1. העמדות M1 עבור האלקטרודות tDCS ממוקמים בערוצים C3 ו- C4 (איור 3).
  4. הכנת העור
    1. לבדוק את העור ולמנוע מגרה נגעים או עור פגוע.
    2. להעביר את השיער מן האתר של גירוי לשיפור מוליכות. לנקות את פני השטח של העור, הסרת סימנים של קרם ג'ל. עבור נושאים עם שיער עבה יותר, באמצעות ג'ל מוליך ייתכן שיהיה צורך.
  5. אלקטרודה מיקום המכשיר התקנה20
    1. לאחר הכנת העור, לוקליזציה האתר גירוי, מניחים רצועת ראש אחד תחת inion, סביב היקף הראש. לספק רצועות הראש עשוי מחומר שאינו- וניצוח בעל כושר ספיגה כגון אלסטי, Velcro או הרצועות גומי.
    2. משרים את הספוגים עם תמיסת מלח. ספוג2 35 ס מ, כ- 6 מ של פתרון בכל צד עשוי להספיק. להימנע oversoaking את הספוג. הימנע בהפקת דליפות נוזל על הנושא. במידת הצורך, השתמש במזרק כדי להוסיף פתרון נוסף.
    3. חבר את כבלי למכשיר tDCS. ודא הקוטביות של הכבלים הוא שגוי, שכן ההשפעות של tDCS הן קוטביות ספציפי (חליפה: אדום מקביל האלקטרודה אנודת, שחור או כחול מקביל האלקטרודה קטודה).
    4. הכנס את כבל מחבר ה-pin מאובטח שיבוץ גומי העברת זרם.
    5. הכנס את שיבוץ גומי העברת זרם לתוך הספוג. ודא כי שיבוץ גומי העברת זרם כולו מכוסה על ידי הספוג כבל מחבר ה-pin אינו גלוי.
    6. מקום האלקטרודה ספוג הראשונה תחת הרצועה ראש ולהבטיח כי נוזל יתר אינו משתחרר מן הספוג.
    7. לחבר שתי רצועות גומי בראש, על-פי מונטאז אלקטרודה מתוכנן.
    8. במקום האלקטרודה השנייה ספוג על הראש מעל האזור מקבל גירוי, תחת ראש הרצועה השנייה אלסטי.
    9. אם ההתנגדות החשמלית הכוללת של אלקטרודות והגוף הוא גבוהה, זה עשוי להצביע על הגדרת אלקטרודה לקוי. התקנים מסוימים מספקים מדידת התנגדות, אשר אמור להיות 5 kΩ, באופן אידיאלי.
    10. התקנים מסוימים מספקים אינדיקציה רציפה של התנגדות במהלך גירוי, אשר היא דרך שימושית כדי לזהות מצבים מסוכנים (כגון סימולטורים). במקרים כאלה, ההתקן עשוי לסיים או להפחית את עוצמת גירוי אם ההתנגדות גדל מעבר לסף מסוים.
  6. גירוי
    1. ודא כי המטופל הוא ער, רגוע, יושב בנוחות במהלך הליך21.
    2. התאם את הגדרות ממריץ tDCS (עוצמה, זמן והמצב המזויפים, אם הדבר ישים). על פי מחקרים קודמים, החל זרם במשך 20 דקות בעוצמה 1 mA.
      הערה: להתערבות המזויפים, הזרם מיושם בדרך כלל רק עבור 30 הראשון s כדי לתת הנושא התחושה של גירוי. משך הזמן הזה הוקם במספר מחקרים כמו להיות יעיל מעוור אותם כדי ההתערבות שהוקצו, בלי דעתנית קורטיקלית מגרה22.
    3. ליזום את גירוי tDCS. להתחיל את זרימת הנוכחי ramping את הזרם למנוע את ההשפעות השליליות ביותר. Ramping את נעשית באופן אוטומטי על מכשירים מסוימים, אבל אם זה לא, להגדיל את הנוכחי לאט במהלך ה-30 הראשונית s כדי להגיע למקסימום מתוכנת הנוכחי (בפרוטוקול שלנו, עד 1 mA).
    4. לאחר הפעלת גירוי חשמלי, חלק מהחולים עשויים תופסים זמנית תחושות גירוד קלה, סחרחורת או סחרחורות. זה יכול להימנע על ידי ramping הנוכחי למעלה ולמטה-ההתחלה והסוף של כל מפגש.
    5. בסופו של ההליך, כבש בהדרגה את הזרם ל 30 s.
  7. לאחר ההליך
    1. כדי להקליט להעריך את הבטיחות של הגירוי, בקש מהמטופל למלא שאלון של תופעות הלוואי הנפוצות ועוצמות שלהם לאחר ההליך מתבצע. אלה עשויים לכלול גירוי בעור, בחילות, כאבי ראש, תחושות צריבה, סחרחורות, עקצוץ או הנוחות אחרים.
    2. להסביר לחולה כי תופעות לוואי אפשריות הם בדרך כלל בעוצמה קלה או בינונית זמני בדרך כלל.
    3. לאחר tDCS, להפנות את החולים לעבור טיפול רובוטי.
      הערה: בסעיפים הבאים של פרוטוקול זה, נתאר את השימוש גרסאות מסחריות של MIT-מאנוס, T-WREX.

2. רובוטית טיפול עם MIT-מאנוס

  1. מיצוב
    הערה: הרובוט הזה הוא רובוט אינטראקטיבי לשיקום של הגפיים העליונות. הגרסה מנוצל במחקר שלנו מאפשרת הדרכה בתנועת היד במישור האופקי (מישוריים).
    1. ודא שהמושא הושב על כיסא ארגונומי ונוח, מאובטח על ידי החגורה ארבע נקודות, מול מסך וידאו.
    2. ודא כי מטפל מיומן מפקח. ההכשרה רובוטית.
    3. הניחו את יד זה יהיה כפוף אימון האחיזה של הידית רובוטית. להתאים את שתי רצועות סביב הזרוע של הנושא. התאם את התמיכה בגב היד כך שהוא נשאר יציב במהלך האימון.
    4. מקום הגפיים העליונות paretic כמצוין: כתף 30 מעלות כיפוף, 90° כיפוף המרפק, האמה ב אמצע-שכיבה, היד במצב נייטרלי.
    5. במהלך פעולת המכונה, ודא כי התנועה של המפרקים כתף, מרפק טווח מוגבל כ 45°. ודא כי הזרוע. הוא מרותק למיטה, כף היד יש חופש התנועה. תנועה אפשרי במישור האופקי (ב כל הכיוונים אפשריים).
  2. הדרכה
    1. מספר תנועות אימון רובוטית הוא משתנה; עם זאת, מקובל לבצע חזרות 320 בכל כיוון אפשרי של מטוס בתוך מטוס אותו.
    2. מסך וידאו מראה סימנים של הפעילויות כי הנושא צריך לבצע ונותן משוב מתמיד של העמדה של הזרוע.
    3. התוכנה של הרובוט יש מספר משחקים תרפיה לאימונים מוטוריים. המשוב החזותי מכיל בדרך כלל הכדור הצהוב המטופל חייב לנוע בין היעדים. תרחישים אימונים נוספים הינם זמינים.
    4. הרובוט רק יסייע למטופל במידת הצורך; לדוגמה, אם הנושא לא תוכל לממש את התנועה המיועד בתוך 2 s, המכונה יסייעו להשלים את התנועה שלו. אם הנושא אינו מספיק קואורדינציה כדי לבצע את התנועה המיועד, הרובוט ינחה זרוע הנבדק לבצע את התנועה המתאימה.

3. אימון עם הזרוע MIT-מאנוס

הערה: זו זרוע רובוטית מאפשר הכשרה של כיפוף המרפק ואת סיומת הכתף protraction, הכחשה, סיבוב פנימי וחיצוני הכתף על מישור אופקי.

  1. מיצוב
    1. הזרוע MIT-מאנוס, ודא שהמושא הושב בנוחות. התאם את חגורות הבטיחות בהתאם. המיקום של המטופל ימינה או שמאלה זרוע של הרובוט ולהתאים שתי רצועות.
    2. להתאים את הגובה של הרובוט לפי הצורך. להתאים את גובה השולחן לפי הצורך.
    3. אם יש אי נוחות או כאב כלשהו, לחץ על לחצן עצירת חירום כדי לבטל באופן מיידי את הרובוט.
  2. הדרכה
    1. כיילו את המכונה בלשאול את הנושא כדי להזיז את היד שלו לאורך הקווים.
    2. הרובוט רק יסייע למטופל במידת הצורך. לדוגמה, אם הנושא לא תוכל לממש את התנועה המיועד בתוך 2 s, המכונה יסייעו להשלים את התנועה שלו. אם הנושא אינו מספיק קואורדינציה כדי לבצע את התנועה המיועד, הרובוט ינחה זרוע הנבדק לבצע את התנועה המתאימה.
      הערה: התוכנה של הרובוט יש מספר משחקים תרפיה לאימונים מוטוריים. המשוב החזותי מכיל בדרך כלל הכדור הצהוב המטופל חייב לנוע בין היעדים. תרחישים אימונים נוספים הינם זמינים.

4. אימון עם T-WREX

  1. מיצוב
    הערה: T-WREX מורכב שלד חיצוני מתאים זרוע הנבדק ומאפשר תנועה חופשית של כתף, מרפק, שורש כף היד המפרקים בסביבה תלת מימדי.
    1. ודא כי המושא הושב על כיסא ארגונומי ונוח מול מסך וידאו, המספקת משוב חזותיים ושמיעתיים באווירה מציאות מדומה, עוזר למטופל להשיג את המטרה שלו או שלה.
    2. למקם את המטופל יושב מול מודול העיקרית של הרובוט. השתמש בשלט שסופקו כדי להתאים את הגובה של שלד חיצוני בהתאם. להתאים את הזרוע שלד של הרובוט בצד המתאים של האיבר המטופל זה יוכשרו (או ימינה או שמאלה).
    3. השאר כ- 4 אצבעות של גובה מעל הכתף.
    4. להתאים את האיבר המטופל לתוך שלד חיצוני, התאמת את הרצועות על הזרוע, האמה.
    5. להתאים את אורך הזרוע של שלד חיצוני, לזרוע בהתאם, כמו גם הפיצוי משקל (כוח המשיכה) הדרושים כדי להפוך את הזרוע (א ל אני) אמה (A עד E). זה מורכב של סולם ליניארי של תמיכה הכבידה, איפה יש אין תמיכה הכבידה.
    6. הקלט מדידות אלה למחשב.
    7. לפני תחילת האימונים, להתאים, לכייל את מגוון מגבלות התנועה של הרובוט, בהתאם ליכולות של המטופל.
    8. כדי לבדוק את טווח התנועה מכויל, לשאול את המטופלת כדי להזיז את הקוביה בכל הכיוונים של המסך.
  2. הדרכה
    1. בכל הפעלה, יש הפרט לבצע חזרות כ-72 של התנועה לעבר מטרות שונות תפקודית (T-WREX אימון בדרך כלל נמשך כ- 60 דקות).
    2. בין כל תנועה, לאפשר מרווח 10 שניות למנוע עייפות. מספר החזרות 72 מחולקים 3 רחובות 24 פרקים. לאפשר מרווח של 5 דקות בין כל בלוק 24 פרקים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

גירוי מוחי לא פולשנית עם tDCS הפיקה לאחרונה עניין עקב השפעותיו neuroplastic פוטנציאליים, ציוד זולים יחסית, קלות שימוש, תופעות לוואי מספר22. מחקרים הראו את neuromodulation באמצעות tDCS יש פוטנציאל לווסת דעתנית קורטיקלית, פלסטיות, ובכך לקדם שיפורים בביצועי המנוע דרך פלסטיות סינפטית על ידי גירוי קליפת מנוע העיקרית4. גירוי anodal מגביר דעתנית בקליפת המוח על ידי הקלה של דפולריזציה של נוירונים באזור קליפת מנוע העיקרית, ואילו גירוי cathodal hyperpolarizes פוטנציאל ממברנה מנוחתו ומפחיתה את הירי העצבית, המפחיתה עיכוב interhemispheric של קליפת המוח המוטורית contralesional הראשי. TDCS כפול משלב montages שני אלה על-ידי הקלת פעילות באזור ipsilesional מעכבות את האונה contralesional12,23.

מחקרים קודמים דיווחו אלקטרופיזיולוגיות השפעות tDCS שנמשך עד 90 דקות ואפקטים התנהגותית שנמשך עד 30 דקות, לאחר בגודל יחיד 20 דקות tDCS הפעלה (איור 4)24,32. הראיות הוא עדיין שנוי במחלוקת, ממצאים חיוביים אלה אינם עקביים. לינדברג. et al. 25 מצאו שיפור תפקודי מנוע לאחר גירוי bihemispheric זה outlasted תקופת ההתערבות (איור 5), שפורסם בשנת 2012 מטא אנליזה הציע כי השימוש לא פולשנית מוח גירוי כגון TMS ו TMS החוזרות על עצמן היו קשורים עם שיפורים בהתאוששות מוטוריים, שניהם בנפרד ומתי לעומת פלצבו גירוי2. משפט ניסיוני Fusco. et al. 26 נמצאו אין שיפור תפקודי עבור cathodal tDCS בשלבים המוקדמים של הקו; עם זאת, Fregni. et al. 13 מצא כי שניהם מבודדים cathodal או גירוי anodal (אך לא דמה) שיפור משמעותי בתפקוד המוטורי. ממצאים אלה שנויים במחלוקת הן כנראה בשל הטרוגניות של מאפייני המטופל (קרי, חריפה נגד כרוני לחולי שבץ, מתון לעומת מנוע מגבלות קשות) ומאפיינים גירוי (קרי, מספר הפעלות tDCS, משך הפעלה, anodal לעומת cathodal לעומת כפול גירוי).

הראיות לטיפול רובוטית בשיקום הוא בולט יותר, הוכחת הנחות ברור מצטבר של ליקוי מוטורי27. עם זאת, בשל המספר הגדול של היצרנים ואת מספר סוגים של מכשירים רובוטיים, בכל מחשב יש מאפיינים ייחודיים, איכויות, מגבלות. איגוד הלב האמריקני עולה כי טיפול באמצעות רובוט עבור בגפיים העליונות השיגה מחלקה אני רמה של ראיות לחולי שבץ במסגרות אשפוז, מחלקה IIa אשפוז הגדרות1. סקירה של 19 ניסויים ומטופלים 666 מצאו כי הנבדקים שקיבלו הכשרה בסיוע רובוט זרוע לאחר שבץ היו נוטים יותר להראות שיפורים הפעילויות היומיומיות של החיים ואת תפקוד היד paretic6. משפט אחד סמיות מצאו כי ילדים עם שיתוק מוחין שיפור משמעותי במדדי מיומנות ידנית לעומת שליטה קבוצה28, בעוד Timmermans. et al. 29 מצאו כי לחולי שבץ כרונית הראו שיפורים משמעותיים בהכשרה הזרוע מוכוונות-משימה אשר נשמר במשך 6 חודשים שלאחר ההתערבות. בנוסף, ניסוי מבוקר אקראי רב מרכזי מצא כי לחולי שבץ כרונית עם המתונים כדי מגבלות קשות העליונה-האיבר הראו שיפורים משמעותיים אך צנוע בזרוע אמצעים פונקציה, תנועה, ואת איכות החיים לאחר רובוטית הדרכה במהלך תקופת 36-שבוע לעומת הסטנדרט של חולים טיפול אבל פיזיותרפיה אינטנסיבית לא מטופלים (איור 6)5.

בעוד בוצעו ניסויים של neurorehabilitation באמצעות tDCS או טיפול רובוטי, מעטים נערכו שילוב של טיפולים אלה. הסה. et al. 16 לבצע מחקר פיילוט ראשוני ומצא כי tDCS anodal על הכדור המושפעת בשילוב עם אימון בסיוע רובוט זרוע גרמה אין שיפור משמעותי בתפקוד המוטורי בחולי שבץ מוחי תת חריפה. מחקר נוסף על ידי. Ochi et al. 19 הראה כי הן tDCS anodal על הכדור המושפעת והן cathodal גירוי האונה לא מושפע להשיג שיפור מנוע בסדר גודל מצומצם אך דומים. לבסוף, אדוארדס. et al. 18 מצאו כי שיפורים דעתנית קורטיקלית וניגוד קורטיקלית מופחתת בקבוצות פעילים של טיפול tDCS פלוס רובוט הביא רווחים גדולים יותר על המוטורית.

מחקר שנערך לאחרונה עולה כי הרצף גירוי חשוב לשיפור תפקוד. . Giacobbe et al. 15 להעריך את הממד של תזמון בטיפול רובוטית משולב עם tDCS לשיקום היד בחולי שבץ כרונית ומצא כי מהירות התנועה של היד וחלקות (> 15%) היו שיפור בעת tDCS נמסרה לפני 20 דקות הפעלה של . רובוטית אימונים אבל לא כאשר להעביר במהלך או אחרי אימון (איור 7). אלה תוצאות חדות עם מחקרים אחרים שמצאה כי ריפוי בעיסוק בו זמנית, tDCS להוביל שיפור מנוע משמעותי31. לבסוף, נאיר. et al. 31 נמצא כי השימוש בו זמנית tDCS cathodal בעיסוק גרמו שינויים גבוה משמעותית של מנוע התאוששות לעומת טיפול עם גירוי דמה (איור 8).

Figure 1
איור 1 : חומרים עבור tDCS. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
איור 2 : מיקום קודקוד. אזורים קורטיקליים מסומנים על פי שיטת 10/20. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 3
איור 3 : מיקום Motor cortex- אזורים קורטיקליים מסומנים על פי שיטת 10/20. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 4
איור 4 : ההשפעות אלקטרופיזיולוגיות של הפעלה בודדת tDCS. לאחר הפעלת tDCS בודד של 20 דקות, אפקטים אלקטרופיזיולוגיות יכול האחרון למעלה עד 90 דקות, והתנהגותיים משפיעה עד שלושים דקות לאחר גירוי. מכתב Nitsche ואח. 32, באישור ספרינגר הטבע. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 5
איור 5 : שינויים בתוצאות והמשניים במהלך תקופת מחקר 36 שבועות לעומת בסיסית. הלאו et al. 5 נמצאו שיפורים משמעותיים אך צנוע הזרוע פונקציה, תנועה, ואת איכות החיים אחרי הרובוט האימונים. איור זה מודפס, ברשות החברה רפואי מסצ'וסטס5. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 6
איור 6 : שינויים ליקוי מוטורי ציונים ואינדקס laterality fMRI. לינדברג. et al. 25 נמצאו שינויים פונקציונליים ליקוי מוטורי ציוני לבין שיפור בתפקוד של הגפיים המושפעת לאחר bihemispheric tDCS. הודפס מחדש של לינדברג ואח. באישור וויליאמס Lippincott & וילקינס25. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 7
איור 7 : ההשפעה של סוג התערבות על ביצועי המנוע קינמטיקה. . Giacobbe et al. 15 מצא כי tDCS נמסר לפני תנועות היד טיפול רובוטית משופרת וחלקות. מתפרסם מ Giacobbe et al. 15 עם רשות מן העיתונות IOS. הפרסום הינו זמין ב IOS העיתונות דרך 10.3233/NRE-130927 אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 8
איור 8 : השפעת cathodal tDCS פלוס בעיסוק31 . TDCS בו זמנית, ריפוי בעיסוק הביא באופן משמעותי (*) גבוה יותר שינויים של שיפור מנוע. מכתבNair ואח 31 , ברשות העיתונות IOS. הפרסום הינו זמין ב IOS העיתונות דרך 10.3233/RNN-2011-0612 אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

ב פרוטוקול זה, אנו מתארים פרוטוקול טיפול סטנדרטי משולב tDCS גירוי הקשורים וטיפול רובוטית, המשמש כהשלמה תוכניות שיקום המקובלת אצל חולים עם הזרוע ליקויי. המטרה של הפרוטוקול היא לשיפור בתפקוד המוטורי וניידות. זה חשוב לבחון את ramping על ramping את המכונה tDCS כדי למנוע כל סיכון של תופעות לוואי. tDCS היא טכניקה בטוחה עם מעט תופעות לוואי המתוארים בספרות2.

ניתן לשנות את הפרוטוקול בדרכים קלות. בדו"חות קודמים בספרות מתארים tDCS מיושמים לפני, במהלך או אחרי אימונים מוטוריים (גם עם רובוטים או סיוע אנושי). בפרוטוקול שלנו, אנחנו תיאר מפגש 20 דקות של tDCS כשמיד טיפול רובוטי. מספר מחקרים מצאו תוצאות טובות יותר tDCS סימולטני והדרכה רובוטית.

אחרי שבץ, המבוססת על מודל התחרות interhemispheric, גירעונות מוטוריים הן הציע להיות בחלקו בשל צמצום פלט מאזור הקליפה מנוע ראשי (M1) של ההמיספרה פגום מוגברת מעכבות להשפעה מן contralesional M1 המיספירה # חצי הכדור. ב פרוטוקול זה, אנו העדיפו גירוי anodal lesional M1, תיאר את האפשרות של גירוי bihemispheric. גירוי anodal tDCS עולה דעתנית קורטיקלית של M1 פגום, תוך גירוי cathodal מקטין דעתנית בקליפת המוח ב- M1 ללא פגע; עם זאת, יישום כפול של tDCS יעד אלה בשני התחומים בו זמנית. פרוטוקולים אחרים בוחרים גם גירוי bihemispheric, כמו מחקרים דיווחו גדול בתפקוד המוטורי רווחי18,25.

מחקרים קודמים העריכו במינון יחיד או מספר הפעלות של tDCS עבור neurorehabilitation, עם השפעות לטווח קצר, שנמשך עד 90 דקות לאחר אימון גירוי 20-30 דקות. הפעלות חוזרות ייתכן משך ובהיקף גדול יותר של השפעות על ידי גרימת מניפולציה משמעותית יותר של יעילות סינפטית ובהיקף גדול יותר של תופעות, כמו שיקום פיזי עבור הפרעות תנועה היא בדרך כלל תהליך ארוך. יש קונצנזוס, אולם, כי עבור קיימא שיפורים מוטוריים, tDCS מעדיפים לבצע יחד עם הכשרה30.

טיפול רובוטי המשויך גירוי מוחי לא פולשנית נגיש עדיין לא עדיין נרחב, עקב העלויות הגבוהות של טיפול רובוטי. רוב רובוטים, עם זאת, הם עדיין שאבטחה לשירותי שיקום רבים, והתוצאה in שימוש מוגבל. העלות של טכנולוגיה רובוטית עשויה להקטין בעתיד לעומת העלות של האדם העובד, וחסכון יתרון של טיפול רובוטי הוא אפשרי7. פרוטוקול זה זה מעניין, כי שיקום פיזי עם טיפולים רובוטית הראו הבטחה גדולה להיות תיאור בפני טיפול קונבנציונאלי, ומאפשר חולי החוץ כדי לבצע משימות החוזרות על עצמן יותר עם עוצמות גבוהות ועבור והן מאושפזים פרקי זמן ממושכים, והתוצאה היא תוכנית שיקום מיטבי. יתרונות נוספים כוללים משוב מיידי, מדידות אובייקטיביות של קינמטיקה ודינמיקה בביצועים תנועה אפשרי לאחר כל אימון, מסייעת לשמור על מוטיבציה סבלני להשתתפות פעילה.

השילוב של tDCS שיקום פיזי בסיוע רובוטים עשוי לשפר את ההשפעות של או התערבות בשימוש לבד, וכתוצאה מכך רווחים מנוע נוספים עבור חולים. השילוב של רובוט-היקפי sensorimotor פעילויות הדרכה המספקים משוב חישה מוגברת קליפת יחד עם האפנון של דעתנית בקליפת המוח עקב tDCS עלולה לגרום לתוצאה חיובית יותר, בשל פלסטיות סינפטית. העדויות על גישה זו קומבינטורית הוא מבטיח, אבל עדיין מוגבל ולא חד משמעיים, לעומת הטיפולים כאשר הם מיושמים באופן אינדיבידואלי. נדרשים מחקרים נוספים כדי להמשיך לחקור את הסינרגטיות ואת תופעות נוספות אפשריות של הטיפול המשולב, כגון המספר האופטימלי של הפעלות, התזמון של כל טיפול אם tDCS למרוח לפני, במהלך או לאחר שיקום פעילויות לתוצאות פונקציונלי אפקט.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים מצהירים כי יש להם אינטרסים כלכליים אין מתחרים.

Acknowledgments

המחברים רוצה להודות ספולדינג המעבדה של Neuromodulation של Reabilitação דה אינסטיטוטו Montoro לוסי על תמיכתם הנדיבה על הפרויקט הזה.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
tDCS device Soterix Medical Soterix Medical 1x1
9V Battery (2x)
Two rubber head bands
Two conductive rubber electrodes
Two sponge electrodes
Cables
NaCl solution
Measurement tape
Armeo Spring Robot Hocoma
inMotion ARM Interactive Motion Technologies

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Miller, E. L., et al. Comprehensive overview of nursing and interdisciplinary rehabilitation care of the stroke patient: A scientific statement from the American Heart Association. Stroke. 41, (10), 2402-2448 (2010).
  2. Adeyemo, B. O., Simis, M., Macea, D. D., Fregni, F. Systematic review of parameters of stimulation, clinical trial design characteristics, and motor outcomes in noninvasive brain stimulation in stroke. Front Psychiatry. 3, (8), 1-27 (2012).
  3. Johansson, B. B. Current trends in stroke rehabilitation. A review with focus on brain plasticity. Acta Neurologica Scandinavica. 123, (3), 147-159 (2011).
  4. Hummel, F., Cohen, L. G. Improvement of motor function with noninvasive cortical stimulation in a patient with chronic stroke. Neurorehabilitation Neural Repair. 19, (1), 14-19 (2005).
  5. Lo, A. C., et al. Robot-assisted therapy for long-term upper-limb impairment after stroke. New England Journal of Medicine. 362, (19), 1772-1783 (2010).
  6. Mehrholz, J., Haedrich, A., Platz, T., Kugler, J., Pohl, M. Electromechanical and robot-assisted arm training for improving generic activities of daily living, arm function, and arm muscle strength after stroke. Cochrane Database of Systematic Reviews. (2012).
  7. Maciejasz, P., Eschweiler, J., Gerlach-Hahn, K., Jansen-Troy, A., Leonhardt, S. A survey on robotic devices for upper limb rehabilitation. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 11, (3), 10-1186 (2014).
  8. Ang, K. K., et al. Facilitating effects of transcranial direct current stimulation on motor imagery brain-computer interface with robotic feedback for stroke rehabilitation. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 96, (3), S79-S87 (2015).
  9. Chang, W. H., Kim, Y. H. Robot-assisted therapy in stroke rehabilitation. Journal of Stroke. 15, (3), 174-181 (2013).
  10. Volpe, B. T., et al. A novel approach to stroke rehabilitation: robot-aided sensorimotor stimulation. Neurology. 54, (10), 1938-1944 (2000).
  11. Volpe, B. T., et al. Robotic devices as therapeutic and diagnostic tools for stroke recovery. Archives of Neurology. 66, (9), 1086-1090 (2009).
  12. Nitsche, M. A., Paulus, W. Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation. TheJournal of Physiology. 527, (3), 633-639 (2000).
  13. Fregni, F., et al. Transcranial direct current stimulation of the unaffected hemisphere in stroke patients. Neuroreport. 16, (14), 1551-1555 (2005).
  14. Kim, D. Y., et al. Effect of transcranial direct current stimulation on motor recovery in patients with subacute stroke. American Journal of Physical Medicine and Rehabilitation. 89, (11), 879-886 (2010).
  15. Giacobbe, V., et al. Transcranial direct current stimulation (tDCS) and robot practice in chronic stroke: the dimension of timing. NeuroRehabilitation. 33, (1), 49-56 (2013).
  16. Hesse, S., et al. Combined transcranial direct current stimulation and robot-assisted arm training in subacute stroke patients: a pilot study. Restorative Neurology and Neuroscience. 25, (1), 9-16 (2007).
  17. Hesse, S., et al. Combined transcranial direct current stimulation and robot-assisted arm training in subacute stroke patients: an exploratory, randomized multicenter trial. Neurorehabilitation and Neural Repair. 25, (9), 838-846 (2001).
  18. Edwards, D. J., et al. Raised corticomotor excitability of M1 forearm area following anodal tDCS is sustained during robotic wrist therapy in chronic stroke. Restorative Neurology and Neuroscience. 27, (3), 199-207 (2008).
  19. Ochi, M., Saeki, S., Oda, T., Matsushima, Y., Hachisuka, K. Effects of anodal and cathodal transcranial direct current stimulation combined with robotic therapy on severely affected arms in chronic stroke patients. Journal of Rehabilitation Medicine. 45, (2), 137-140 (2013).
  20. DaSilva, A. F., Volz, M. S., Bikson, M., Fregni, F. Electrode positioning and montage in transcranial direct current stimulation. Journal of Visualized Experiments. (51), (2011).
  21. Antal, A., Terney, D., Poreisz, C., Paulus, W. Towards unravelling task-related modulations of neuroplastic changes induced in the human motor cortex. European Journal of Neuroscience. 26, (9), 2687-2691 (2007).
  22. Williams, J. A., Pascual-Leone, A., Fregni, F. Interhemispheric modulation induced by cortical stimulation and motor training. Physical Therapy. 90, (3), 398-410 (2010).
  23. Zimerman, M., et al. Modulation of training by single-session transcranial direct current stimulation to the intact motor cortex enhances motor skill acquisition of the paretic hand. Stroke. 43, (8), 2185-2191 (2012).
  24. Nitsche, M. A., et al. Pharmacological modulation of cortical excitability shifts induced by transcranial direct current stimulation in humans. The Journal of Physiology. 553, (1), 293-301 (2003).
  25. Lindenberg, R., Renga, V., Zhu, L. L., Nair, D., Schlaug, G. M. D. P. Bihemispheric brain stimulation facilitates motor recovery in chronic stroke patients. Neurology. 75, (24), 2176-2184 (2010).
  26. Fusco, A., et al. The ineffective role of cathodal tDCS in enhancing the functional motor outcomes in early phase of stroke rehabilitation: an experimental trial. BioMed Research International. (2014).
  27. Kwakkel, G., Kollen, B. J., Krebs, H. I. Effects of robot-assisted therapy on upper limb recovery after stroke: a systematic review. Neurorehabilitation and Neural Repair. 22, (2), 111-121 (2008).
  28. Gilliaux, M., et al. Upper limb robot-assisted therapy in cerebral palsy: a single-blind randomized controlled trial. Neurorehabilitation and Neural Repair. 29, (2), 183-192 (2015).
  29. Timmermans, A. A., et al. Effects of task-oriented robot training on arm function, activity, and quality of life in chronic stroke patients: a randomized controlled trial. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 11, (1), 45 (2014).
  30. Hummel, F. C., et al. Controversy: noninvasive and invasive cortical stimulation show efficacy in treating stroke patients. Brain Stimulation. 1, (4), 370-382 (2008).
  31. Nair, D. G., et al. Optimizing recovery potential through simultaneous occupational therapy and non-invasive brain-stimulation using tDCS. Restorative Neurology and Neuroscience. 29, (6), 411-420 (2011).
  32. Nitsche, M. A., et al. Modulation of cortical excitability by transcranial direct current stimulation. Nervenarzt. 73, (4), 332-335 (2002).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics