Author Produced

Совместное использование текущего транскраниальной прямой стимуляции и роботизированной терапии для верхней конечности

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

Комбинированное использование постоянного тока транскраниальной стимуляции и робототехнические терапии как дополнение для обычных реабилитационной терапии может привести к улучшению терапевтических результатов за счет модуляции пластичности мозга. В этой статье мы опишем комбинированные методы, используемые в нашем институте повышения производительности мотор после инсульта.

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

Неврологических расстройств, таких как инсульт и ДЦП, являются основными причинами долгосрочной инвалидности и может привести к тяжелой инвалидности и ограничения повседневной деятельности из-за дефектов нижних и верхних конечностей. Интенсивной физической и трудовой терапии по-прежнему считаются основными процедурами, но в настоящее время изучаются новые адъюнкт терапии для стандартной реабилитации, который может оптимизировать функциональных результатов.

Постоянного тока транскраниальной стимуляции (ЦТД) — метод неинвазивной мозга стимуляции поляризовывает основных регионах мозга через применение слабых токов прямой через электроды на волосистой части головы, модулирует корковой возбудимости. Его низкая стоимость, простота использования и воздействия на человека пластичности нейронных может объясняться повышение интереса к этой технике. Недавние исследования была выполнена для определения клинической потенциал ЦТД в различных условиях, например, депрессии, болезни Паркинсона и двигательной реабилитации после инсульта. ЦТД помогает усилить пластичности мозга и представляется перспективным технику в реабилитационных программах.

Целый ряд роботов устройств были разработаны для оказания помощи в восстановлении функции верхней конечности после инсульта. Реабилитация моторного дефицита является часто длительный процесс, требующий применения междисциплинарных подходов для пациента для достижения максимальной независимости. Эти устройства не намерены заменить ручной реабилитационной терапии; Вместо этого они были разработаны в качестве дополнительного инструмента для реабилитационных программ, позволяя немедленное восприятие результатов и отслеживания улучшений, тем самым помогая пациентам остаться мотивированный.

TDSC и робот с помощью терапии являются перспективным дополнения к реабилитации инсульта и целевых модуляции пластичности мозга, с несколькими отчетами, описывающие их использование должно ассоциироваться с обычной терапии и улучшение терапевтических результатов. Однако совсем недавно, некоторые небольшие клинические испытания были разработаны описывающих связано использование ЦТД и робот с помощью терапии инсульта реабилитации. В этой статье мы опишем комбинированные методы, используемые в нашем институте повышения производительности мотор после инсульта.

Introduction

Неврологических расстройств, таких как инсульт, ДЦП и черепно-мозговой травмы, являются основными причинами долгосрочной инвалидности, вследствие поражения и последующих неврологические симптомы, которые могут привести к тяжелой инвалидности и ограничения повседневной деятельности1. Двигательные расстройства значительно снижают качество жизни пациента. Мотор восстановления определяется принципиально нейропластичности, основной механизм, лежащий в основе уменьшаем моторных навыков, потерянных из-за поражения мозга2,3. Таким образом сильно реабилитации терапии основаны на высок дозы интенсивной подготовки и интенсивной повторение движений, чтобы восстановить силы и диапазон движения. Эти повторяющиеся мероприятия основаны на повседневной жизни движений, и пациенты могут стать менее мотивированными ввиду медленного восстановления мотор и повторяющихся упражнений, которые могут ухудшить успех Нейрореабилитация4. Интенсивной физической и трудовой терапии по-прежнему считаются основными процедурами, но в настоящее время изучаются новые адъюнкт терапии для стандартной реабилитации для оптимизации функциональных результатов1.

Появление роботов помощь терапии было показано, имеют большое значение в реабилитации инсульта, влияющие на процессы синаптической пластичности нейрональных и реорганизации. Они были исследованы для подготовки больных с поврежденной неврологических функций и оказания помощи людям с ограниченными возможностями5. Одним из наиболее важных преимуществ добавления робот технологии rehabilitive вмешательств является его способность доставить высокой интенсивности и высокой дозировке обучения, которая в противном случае будет очень трудоемкий процесс6. Использование роботов терапии, наряду с виртуальной реальности компьютерные программы, обеспечивает немедленное восприятие и оценку мотор восстановления и может изменить повторяющиеся действия в значимые, интерактивные функциональных задач, таких как уборка плита7 . Это может повысить уровень мотивации и приверженности процессу долгосрочной реабилитации пациентов и позволяет, через возможность измерения и количественного определения движения, отслеживать их прогресс5. Интеграции роботизированных терапии в текущей практики может повысить действенность и эффективность реабилитации и содействовать развитию новых видов упражнений8.

Лечебная реабилитация роботы обеспечить подготовку конкретных задач и можно разделить в конце эффекторных тип устройства и экзоскелет тип устройства9. Разница между этими классификациями связана с как движение передается от устройства для пациента. Конец эффекторных устройства имеют простой структуры, обратившись конечности пациента только в его наиболее дистальной части, что делает его более трудным изолировать движение одного сустава. Устройства на базе экзоскелет имеют более сложные конструкции с механической структуры, которая отражает структуру скелета конечностей, поэтому движение сустава устройства будет производить такое же движение на конечности пациента7,9.

T-WREX является экзоскелет основе робот, который помогает вся рука движений (плеча, локтя, предплечья, запястья и движениями пальцев). Регулируемый механические АРМ позволяет различные уровни поддержки гравитации, позволяя пациентам, которые имеют некоторые остаточные верхней конечности функции для достижения большего активный диапазон движения в трехмерной пространственной терапии7,9. MIT-Манус является конец эффекторных тип робота, который работает в единый план (x и y) и позволяет что двумерные тяжести компенсируется терапии, оказания плечо и локоть движений, перемещая рук пациента в горизонтальной или вертикальной плоскости9 , 10. обе роботы имеют встроенные датчики которые могут количественно охарактеризовать верхней конечности моторного контроля и восстановления и интерфейс для интеграции компьютера, что позволяет 1) подготовка значимого функциональных задач моделирования в среде виртуального обучения и 2) игры терапевтические упражнения, которые помогают практику планирования, координации, внимание и визуального поля дефекты глаз рука мотор или пренебрегает7,9. Они также позволяют для компенсации воздействия гравитации на верхней конечности и способны предложить поддержку и помощь для повторяющихся и стереотипных движений в сильно ослабленным пациентам. Это постепенно уменьшает помощи как тема улучшает и применяет минимальную помощь или сопротивление движению за мягко ослабленным пациентам9,11.

Еще одна новая техника для Нейрореабилитация-постоянного тока транскраниальной стимуляции (ЦТД). ЦТД является Неинвазивная мозга стимуляции метод, который вызывает изменения корковой возбудимости с помощью прямого тока применяется низкой амплитуде через 12,головы электроды13. В зависимости от полярности текущего потока можно увеличить одна раздражением или снизились на cathodal стимуляции2возбудимость мозга.

Недавно наблюдается повышенный интерес к ЦТД, как было показано, оказывают благотворное воздействие на широкий спектр заболеваний, таких как инсульт, эпилепсия, болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, фибромиалгии, психических расстройств, как депрессия, аффективные расстройства и шизофрении2. ЦТД имеет некоторые преимущества, такие как относительно низкую стоимость, простота использования, безопасность и редкие побочные эффекты14. Существует также является безболезненным методом и может надежно ослепил в клинических испытаниях, как это имеет режим Шам13. Существует, вероятно, не оптимальный для восстановления функций на свои собственные; Однако он показывает увеличение обещание как связанный терапии в реабилитации, как он повышает пластичность мозга15.

В этом протоколе мы демонстрируем комбинированный робот с помощью терапии (с двумя роботами искусство) и неинвазивной neuromodulation с ЦТД как метод для улучшения результатов реабилитации, помимо обычных физической терапии. Большинство исследований с участием роботов терапии или ЦТД использовали их как отдельные методы, и лишь немногие объединили оба, которые могут повысить благотворное воздействие за пределами каждого вмешательства только. Эти небольшие испытания продемонстрировали возможность синергетический эффект между двумя процедурами, с улучшение мотор восстановления и функциональной способности8,,1516,,1718, 19. Таким образом Роман мультимодальной терапии могут укрепить движение восстановления за рамки нынешних возможностей.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Этот протокол соответствует руководящим принципам Комитета по этике исследований человеческого нашего учреждения.

1. ЦТД

  1. Противопоказания и особые соображения
    Примечание: ЦТД является безопасный метод, который отправляет постоянных и низкой постоянного тока через электроды, вызывая изменения в возбудимости нейронов области стимулировали.
    1. До установки устройства подтверждают, что пациент не имеет противопоказаний для ЦТД, таких как неблагоприятные реакции на предыдущее лечение ЦТД, мозга имплантированных медицинских устройств или наличие металлических имплантатов в голову.
    2. Используйте следующие критерии включения: подострых и хронических больных с легкой до умеренной гемипарез верхней конечности. Другие противопоказания включают черепа дефекты, которые могут изменить интенсивность и расположение текущего потока, и предметы должны быть свободны от нестабильных медицинских условий, таких как неконтролируемая эпилепсия.
    3. Осмотрите кожу головы пациента тщательно для кожных поражений, острые или хронические кожные заболевания, порезы или других воспалительных знаки. Избегайте размещения электродов и стимулирования районы с такими повреждениями предосторожности.
  2. Материалы для ЦТД
    1. Проверьте, если все следующие перечисленные материалы, доступны (рис. 1) перед началом процедуры: ЦТД стимулятор устройство, 9 V батарея, 2 токопроводящих электродов, 2 Губка электродов, кабели, 2 резинки головы (или Velcro лямки, непроводящих ремни) , раствор хлорида натрия (NaCl), измерительная лента
  3. Измерения
    1. Электрод сайты обычно определяются как 10/20 ЭЭГ позиции, как описано в предыдущей публикации20. Убедитесь, что тема удобно устроившись.
    2. Во-первых локализуйте вершин (Cz).
      1. Измерьте расстояние от Насьон (мост носа) или пересечение лобной кости и два носовых костей для ИНИОН (внешнего затылочного бугра или наиболее известных проекция выпуклости) и Марк 50% этой длины. Отметьте этот предварительный Cz место как линии, с помощью масла карандашом или нетоксичные маркер на водной основе.
      2. Измерьте расстояние слева и справа предварительно аурикулярных точек (т.е., площадь впереди козелка). Разделите это расстояние в два раза и пометить вычисляемый точку с линии.
      3. Соединить обе линии для создания крест. Пересечение двух линий будет соответствовать вершин (Cz) (Рисунок 2).
    3. Определение целевого сайта на голове.
      Примечание: Одна стимуляции увеличивает корковой возбудимости в стимулированных мозговой ткани, в то время как cathodal стимуляции уменьшает его. Предыдущие исследования использовали одна стимуляции пораженного полушария или cathodal стимуляции contralesional полушария с целью уменьшения корковой возбудимости в силе моторной коры и увеличить его в пострадавших моторной коры. В этом протоколе мы будем описывать bihemispheric стимуляции (с как одна, так и cathodal стимуляции в той же сессии) и одна стимуляции над первичной моторной коры.
      1. Чтобы найти первичной моторной коры (M1), используйте 20% от расстояния от Cz к левому или право предварительно аурикулярной точки (рис. 3). Эта зона должна соответствовать C3/C4 ЭЭГ местоположение.
      2. Наведите центр M1 моторной коры полушария ipsilesional и катод анод над районом контралатеральной надглазничный (Fp) (рис. 3).
      3. Кроме того поместите анода через центр M1 моторной коры полушария ipsilesional и катод contralesional M1. M1 позиции для ЦТД электроды расположены на каналы, C3 и C4 (рис. 3).
  4. Подготовка кожи
    1. Осмотрите кожу и избежать стимулирования поражения или поврежденную кожу.
    2. Перемещение волосы от сайт стимуляции для улучшения проводимости. Очистите поверхность кожи, удаление каких-либо признаков лосьон и гель. Для субъектов с толстых волос используя проводящего геля может быть необходимо.
  5. Позиционирование электрода и устройства установки20
    1. После подготовки кожи и локализация сайта стимуляции, место один головной ремень под ИНИОН, вокруг окружности головы. Предоставить ремешки изготовлены из материала не проводит и не абсорбент как эластичное, Velcro, или резиновые ремни.
    2. Замочите губки с физиологическим раствором. Для 35 см2 губкой примерно в 6 мл раствора на стороне может быть достаточно. Избегайте дефектов губки. Избегайте производства жидкости утечек по этому вопросу. При необходимости, используйте шприц для добавления более решения.
    3. Подключите кабели к устройству ЦТД. Убедитесь, что полярность кабелей является правильным, поскольку последствия ЦТД зависят от полярности (как стандартизированные: красный соответствует электрода анода, а черный или синий к электроду-катод).
    4. Надежно вставьте кабель разъема в врезные электропроводной резины.
    5. Вставьте гибкий резиновый врезные в губки. Убедитесь, что весь электропроводной резины врезные покрывается губки и что кабель разъема не видна.
    6. Поместите первый Губка электрод под головы ремень и убедитесь, что чрезмерное жидкости не освобождается от губки.
    7. Подключите оба Эластичные ремешки, согласно планируется монтаж электрода.
    8. Место на втором электроде Губка на голове над районом стимулировали, под второй Эластичный ремень головой.
    9. Если в целом электрическое сопротивление электродов и тела является высокой, это может указывать неадекватной электрода set-up. Некоторые устройства обеспечивают измерение сопротивления, которое должно быть в 5 kΩ, идеально.
    10. Некоторые устройства обеспечивают непрерывное указание сопротивления во время стимуляции, который является полезным способом для выявления потенциально опасных ситуаций (таких, как сухой электрода). В таких случаях устройство может закончить или уменьшить интенсивность стимуляции, если сопротивление увеличивается после определенного порога.
  6. Стимуляция
    1. Убедитесь, что пациент бодрствует, спокойно и комфортно сидеть во время процедуры21.
    2. Настройка параметров стимулятор ЦТД (интенсивности и времени Шам условие, если применимо). В соответствии с предыдущими исследованиями, применение постоянного тока на 20 минут в интенсивности 1 мА.
      Примечание: Для вмешательства Шам, ток обычно применяется только для первых 30 s, чтобы дать этому вопросу ощущение стимуляции. Этот срок был создан в нескольких исследованиях как эффективно ослепляя их назначенных вмешательства, без стимулирования корковой возбудимости22.
    3. Инициируйте ЦТД стимуляции. Запустите текущий поток, ramping вверх тока избежать наиболее неблагоприятных последствий. Ramping вверх автоматически делается на некоторых устройствах, но если это не так, увеличить ток медленно в течение первоначального 30 s для достижения максимальной запрограммированы текущий (в нашей протокола, до 1 мА).
    4. После запуска электрической стимуляции, некоторые пациенты могут воспринимать временные небольшой зуд ощущений, головокружение или головокружение. Этого можно избежать путем наращивает ток вверх и вниз в начале и в конце каждой сессии.
    5. В конце процедуры, постепенно наращиваться от текущей на 30 s.
  7. После процедуры
    1. Для записи и оценки безопасности стимуляции, просят пациента, чтобы заполнить вопросник общих побочных эффектов и их интенсивности, после того, как процедура делается. Они могут включать раздражения кожи, тошнота, головные боли, жжение ощущений, головокружение, покалывание или других неудобств.
    2. Объясните пациенту, что любые возможные побочные эффекты, как правило, легкой или умеренной интенсивности и обычно временное.
    3. После ЦТД направляют пациентов пройти робот терапии.
      Примечание: В следующих разделах настоящего Протокола, мы опишем использование коммерческих версий MIT-Манус и T-WREX.

2. робот терапия с MIT-Манус

  1. Позиционирование
    Примечание: Этот робот является интерактивный робот для реабилитации верхней конечности. Версии, используемые в нашем исследовании позволяет осуществлять подготовку движения запястья в горизонтальной плоскости (плоские).
    1. Убедитесь, что тема сидит в удобный и эргономичный стул, обеспеченные Четырехточечный ремень безопасности и сталкиваются с видео-экран.
    2. Убедитесь, что подготовку терапевт контроль роботов подготовки.
    3. Место рука, которая будет проходить подготовку в тисках роботизированной ручку. Настройте обе лямки вокруг руку субъекта. Настройте поддержку на задней части руки таким образом, чтобы он остается стабильной во время обучения.
    4. Место паретичной верхней конечности, как указано: плечо в 30° сгибания, предплечья в середине-лёжа, колено 90° сгибания запястья в нейтральном положении.
    5. Во время работы машины убедитесь, что движение суставов плеча и локтя диапазон ограничен примерно 45 °. Убедитесь, что прикол руку, и запястье имеет свободу передвижения. Движение в горизонтальной плоскости (во всех возможных направлениях).
  2. Обучение
    1. Количество движений в роботизированной учебной сессии является переменной; Однако он является общим для выполнения около 320 повторений в каждом возможном направлении плоскости в одной плоскости.
    2. Видео экран показывает подсказки задач, что этому вопросу необходимо выполнить и дает постоянную обратную связь позиции руку.
    3. Робот программное обеспечение имеет несколько игр ЛФК для мотор. Визуальная обратная связь обычно состоит из желтый шар, что пациент должен перемещаться между целями. Другие сценарии обучения доступны.
    4. Робот будет только помогать пациент при необходимости; Например, если предмет не может реализовать предполагаемого движения в течение 2 сек, машина поможет завершить его движения. Если тема не хватает двигательной координации для выполнения предполагаемого движения, робот будет направлять руку субъекта выполнять соответствующие движения.

3. подготовка кадров с MIT-Манус Arm

Примечание: Этот манипулятор позволяет осуществлять подготовку по локоть сгибания и расширение, плечо затягиванием и стягивания и внутренней и внешней ротации плеча на горизонтальной плоскости.

  1. Позиционирование
    1. Для MIT-Манус Arm убедитесь, что тема сидит удобно. Отрегулируйте ремни соответственно. Положение пациента вправо или влево руки на робота и настроить обе лямки.
    2. Отрегулируйте высоту робота при необходимости. Отрегулируйте высоту таблицы при необходимости.
    3. Если есть любой дискомфорт или боль, нажмите кнопку Стоп, чтобы немедленно выключить робота.
  2. Обучение
    1. Калибровать машину, задавая предмет для перемещения его руку вдоль линии.
    2. Робот будет только помогать пациент при необходимости. Например, если предмет не может реализовать предполагаемого движения в течение 2 сек, машина поможет завершить его движения. Если тема не хватает двигательной координации для выполнения предполагаемого движения, робот будет направлять руку субъекта выполнять соответствующие движения.
      Примечание: Робот программное обеспечение имеет несколько игр ЛФК для мотор. Визуальная обратная связь обычно состоит из желтый шар, что пациент должен перемещаться между целями. Другие сценарии обучения доступны.

4. подготовка кадров с T-WREX

  1. Позиционирование
    Примечание: T-WREX состоит из экзоскелет, который приспосабливает руку субъекта и позволяет свободное передвижение плеча, локтя и запястья суставов в условиях трехмерным.
    1. Убедитесь, что тема установлена в удобный и эргономичный стул перед видео экран, который обеспечивает визуального и слухового обратной связи в условиях виртуальной реальности, помогая пациенту достичь своей цели.
    2. Место пациента, сидящих напротив главного модуля робота. Используйте предоставленный пульт дистанционного управления для регулировки высоты экзоскелет соответственно. Отрегулируйте экзоскелет манипулятора на соответствующей стороне конечности пациента, которые будут обучаться (влево или вправо).
    3. Оставьте около 4 пальцев высоты над плечом.
    4. Отрегулируйте конечности пациента в экзоскелет, регулируя ремешки на руки и предплечья.
    5. Отрегулируйте длину экзоскелет руки и предплечья соответственно, а также компенсации веса (тяжести), необходимых для руки (от A до я) и предплечья (A-E). Он состоит из линейной шкале тяжести поддержки, где A не имеет силы тяжести поддержки.
    6. Ввод этих измерений в компьютер.
    7. Перед началом обучения, корректировать и откалибровать диапазон ограничений движения робота, исходя из возможностей пациента.
    8. Чтобы проверить калиброванные диапазон движения, просят пациента, чтобы переместить куб во всех направлениях экрана.
  2. Обучение
    1. В каждой сессии имеют индивидуальные выполняют около 72 повторения движение в направлении различных функциональных целей (T-WREX тренировки обычно длится около 60 мин.).
    2. Между каждым движением позвольте 10-секундный интервал, чтобы предотвратить усталость. 72 повторений делятся на 3 блока 24 движений. Разрешить интервал 5 минут между каждого блока 24 движений.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Неинвазивная мозга стимуляции с ЦТД недавно вызвал интерес из-за его потенциального воздействия neuroplastic, сравнительно недорогое оборудование, простота использования и несколько побочных эффектов22. Исследования показали, что neuromodulation, ЦТД имеет потенциал, чтобы модулировать корковой возбудимости и пластичности, способствуя тем самым улучшению показателей мотор через синаптической пластичности, стимулируя первичной моторной коры4. Одна стимуляции увеличивается корковой возбудимости, содействуя деполяризации нейронов в области первичной моторной коры, тогда как cathodal стимуляции hyperpolarizes мембранного потенциала покоя и уменьшает нейронов стрельбы, которая уменьшает межполушарные ингибирование от первичной моторной коры contralesional. Двойной ЦТД сочетает в себе эти два композиция путем содействия деятельности в области ipsilesional и ингибирования contralesional полушарии12,23.

Предыдущие исследования сообщили электрофизиологических эффекты ЦТД, длительностью до 90 мин и поведенческие эффекты, продолжительностью до 30 мин, после одной 20 мин ЦТД сессии (рис. 4)24,32. Доказательства по-прежнему спорным, поскольку эти позитивные результаты не согласуются. Линденберг и др. 25 найдено функциональные моторные улучшение после bihemispheric стимуляции, который пережил период вмешательства (рис. 5), и мета анализ, опубликованный в 2012 году предложил, что использование неинвазивной мозг стимуляции например TMS и повторяющихся TMS были связаны с улучшениями в мотор восстановления, как индивидуально, так и когда по сравнению с плацебо стимуляции2. Экспериментальных суда, Fusco et al. 26 найдено никаких функциональных улучшений для cathodal ЦТД в ранних стадиях инсульта; Однако певица и др. 13 обнаружил, что оба изолированные cathodal или одна (но не фиктивности) стимуляции значительно улучшились моторную функцию. Эти спорные выводы, вероятно, из-за гетерогенности больного характеристик (т.е., острый против хронических пациентов, перенесших инсульт, мягкий против тяжелой мотор расстройства) и стимуляции характеристик (т.е. Количество сессий ЦТД, продолжительность сессии, одна против cathodal против двойной стимуляции).

Свидетельство для роботизированных терапии в реабилитации более заметным, демонстрируя ясно дополнительных сокращений двигательными нарушениями27. Однако из-за большого количества производителей и несколько типов роботов устройств, каждая машина имеет уникальные свойства, качества и ограничения. Американская ассоциация сердца свидетельствует о том, что робот с помощью терапии для верхних конечностей добился класса I уровень доказательств для пациентов, перенесших инсульт в амбулаторных условиях и класса IIa в стационарной установки1. Обзор 19 исследований и 666 пациентов обнаружил, что более вероятно, чтобы показать улучшений в повседневной жизни деятельности и функцию паретичной руку6предметов, которые прошли подготовку при содействии робот руку после инсульта. Сингл blind проба нашли значительно улучшились детей с церебральным параличом в меры по сравнению с управления группы28, а Тиммерманс et al. ловкости 29 найдено, что хронических больных показали значительное улучшение в Проблемно ориентированные руку подготовку, которая была сохранена для 6 месяцев после вмешательства. Кроме того, многоцентровых рандомизированных контролируемых испытаний обнаружил, что хронический инсульт пациентов с умеренной и тяжелой верхней конечности расстройства показал значительный, но скромные улучшения в руку функции, движения и качество жизни мер после роботов обучение в течение 36-недельного исследования, по сравнению с уровень ухода за пациентами, но не интенсивной физической терапии больных (рис. 6)5.

Хотя были проведены испытания Нейрореабилитация с ЦТД или роботизированной терапии, немногие были проведены сочетая эти терапии. Гессе и др. 16 выполнены предварительные экспериментальные исследования и обнаружили, что одна ЦТД пострадавших полушарие, в сочетании с профессиональной подготовки при содействии робот руку вызвало никаких существенных улучшений в моторную функцию в подостром инсульт пациентов. Еще одно исследование, очи и др. 19 показал, что как одна ЦТД пострадавших полушарие и cathodal стимуляции на силе полушарие может достичь ограниченные, но аналогичные величины мотор улучшения. Наконец, Эдвардс и др. 18 найдено, что улучшения в корковой возбудимости и снижение коркового торможения в активных групп ЦТД плюс робот терапии привели к большей прибыли на моторную функцию.

Недавние исследования показали, что стимуляция последовательность имеет важное значение для улучшения функции. Ханаева и др. 15 оценены измерение времени в комбинированной терапии роботов с ЦТД запястье реабилитации у больных хронической инсульта и обнаружил, что скорость движения запястья и сглаживания (> 15%) были улучшены при ЦТД было доставлено до начала сессии 20 мин Робототехнические обучение но не когда поставлены во время или после тренировки (рис. 7). Эти результаты контраст с другими исследованиями, которые обнаружили, что одновременное Трудотерапия и ЦТД привести к мотор существенного31. Наконец, Nair et al. 31 найдено, что использование синхронного cathodal ЦТД и профессиональной терапии привело к значительно выше изменения мотор восстановления по сравнению с терапией с фиктивным стимуляции (рис. 8).

Figure 1
Рисунок 1 : Материалы для ЦТД. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2 : Позицию вершины. Корковые области отмечены согласно системе 10/20. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
Рисунок 3 : Позиция моторной коры. Корковые области отмечены согласно системе 10/20. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 4
Рисунок 4 : Электрофизиологических эффекты сессии единого ЦТД. После одного ЦТД сессии 20 мин электрофизиологические эффекты могут последний до 90 мин и поведенческие эффекты до 30 мин после стимуляции. Перепечатано из Ницше и др. 32, с разрешения Springer природы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 5
Рисунок 5 : Изменения в первичных и вторичных результатов в 36-недельный учебный период по сравнению с базовой. Ло и др. 5 найдено значительных, но скромные улучшения в функции руки, движение и качество жизни после обучения робота. Эта цифра перепечатана с разрешения медицинское общество Массачусетса5. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 6
Рисунок 6 : Изменения в нарушениями моторных функций оценки и МР-томографию Латеральность индекс. Линденберг и др. 25 найдено функциональные изменения в нарушениями моторных функций оценки и улучшенная функция пострадавших конечностей после bihemispheric ЦТД. Перепечатано из Линденберг и др. с разрешения Lippincott Williams & Уилкинс25. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 7
Рисунок 7 : Влияние типа вмешательства на мотор производительности кинематики. Ханаева и др. 15 найдено, что ЦТД доставлены до движения запястья робота терапии улучшена и гладкость. Перепечатано из Ханаева и др. 15 с разрешения IOS пресс. Публикация доступна на IOS пресс через 10.3233/NRE-130927 пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 8
Рисунок 8 : Эффект cathodal ЦТД плюс Трудотерапия31 . Одновременная ЦТД и трудотерапия привели к мотор улучшения значительно выше изменений (*). Перепечатано изNair et al. 31 с разрешения IOS пресс. Публикация доступна на IOS пресс через 10.3233/РНН-2011-0612 пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

В этом протоколе мы описываем стандартной терапии протокол для комбинированных ЦТД стимуляции связанные и робототехнические терапии, используется в качестве дополнения к обычным реабилитационных программ у больных с нарушениями руку. Цель Протокола заключается в улучшении двигательной функции и мобильности. Это важно соблюдать наращивает на и наращивает офф ЦТД машины, чтобы избежать любого риска побочных эффектов. ЦТД — это безопасный метод с несколько побочных эффектов, описанных в литературе2.

Протокол может быть изменена в незначительных пути. Предыдущие доклады в литературе описывают ЦТД, применяются до, во время или после Мотор обучения (либо с роботами или человеческой помощи). В наш протокол мы описали 20 мин сессии ЦТД, сразу же после роботизированной терапии. Некоторые исследования показали лучшие результаты для одновременного ЦТД и робототехнические обучения.

После инсульта, основанный на модели межполушарные конкуренции моторного дефицита предлагается быть отчасти из-за сокращения вывода из первичной моторной коры (M1) поврежденных полушария и увеличению ингибирующее влияние от contralesional М1 полушарие. В этом протоколе мы выбрали для одна стимуляции lesional M1 и описал возможность стимуляции bihemispheric. Одна ЦТД стимуляции увеличивает корковой возбудимости поврежденных M1, в то время как cathodal стимуляции уменьшается корковой возбудимости в неповрежденной M1; Однако Полунакладная ЦТД бы целевой этих обеих областях одновременно. Другие протоколы также выбрать для стимуляции bihemispheric, как некоторые исследования сообщают о больших двигательной функции прибыли18,25.

Предыдущие исследования оценивали разовая доза или несколько сессий ЦТД Нейрореабилитация, с краткосрочными последствиями продолжительностью до 90 мин после сеанса стимуляции 20-30 мин. Повторные сеансы могут иметь большую продолжительность и масштабы последствий, вызывая более значительной манипуляции в синаптическую эффективность и большей величины эффектов, как физической реабилитации двигательных расстройств, как правило, длительный процесс. Существует консенсус, однако, что для прочного мотор улучшений, ЦТД преференциально должна выполняться в сочетании с профессиональной подготовки30.

Робототехнические терапия, связанные с стимуляции неинвазивные мозга до сих пор не еще широко доступны, вследствие высокой стоимости роботизированной терапии. Большинство роботов, однако, по-прежнему непомерно службам реабилитации, в результате ограниченного использования. Стоимость роботизированной технологии может уменьшаться в будущем в отличие от стоимости человеческого труда и эффективности затрат, как преимущество роботизированной терапии возможно7. Этот протокол является интересным, потому что физической реабилитации с роботизированной терапии показал большие перспективы в том, чтобы в дополнение к обычной терапии, позволяя стационарных и амбулаторных больных для выполнения более повторяющихся задач с более высокой интенсивности и более длительные периоды, что приводит к оптимальной реабилитационной программы. Другие преимущества включают мгновенной обратной связи и объективных измерений кинематики и динамики движения производительности, которая возможна после каждой тренировки, помогая поддерживать пациента мотивации для активного участия.

Сочетание ЦТД и физической реабилитации при содействии роботы могут усилить эффекты либо вмешательства используется отдельно, обусловило дополнительный мотор выгоды для пациентов. Сочетание робот подготовки периферийных сенсомоторной деятельности, которые обеспечивают увеличение сенсорной обратной связи в кору вместе с модуляции корковой возбудимости благодаря ЦТД может привести к более положительный результат, благодаря синаптической пластичности. Свидетельство для этого комбинаторный подход является перспективным, хотя все еще ограничены и неубедительными, когда по сравнению с терапии, когда они применяются индивидуально. Необходимы дополнительные исследования для дальнейшего расследования, синергизм и возможные дополнительные эффекты комбинированной терапии, такие как оптимальное количество сессий и сроках проведения каждой терапии и следует ли применять ЦТД до, во время или после реабилитации деятельность в силу функциональных результатов.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы заявляют, что они не имеют никаких финансовых интересов.

Acknowledgments

Авторы хотели бы поблагодарить Spaulding Лаборатория Neuromodulation и Люси Montoro Instituto de Reabilitação за их щедрую поддержку этого проекта.

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