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O uso combinado de terapia robótica e atual estimulação transcraniana direto para o membro superior

Neuroscience

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Summary

O uso combinado de transcraniana por corrente contínua estimulação e terapia robótica como um complemento para a terapia de reabilitação convencional pode resultar em resultados terapêuticos melhorados devido à modulação da plasticidade cerebral. Neste artigo, descrevemos os métodos combinados usados em nosso Instituto para melhorar o desempenho motor após acidente vascular cerebral.

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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).

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Abstract

Distúrbios neurológicos como AVC e paralisia cerebral são principais causas de incapacidade a longo prazo e podem levar à incapacidade grave e a restrição das atividades diárias, devido a deficiências de membros inferiores ou superiores. Física intensiva e terapia ocupacional que ainda são considerados os principais tratamentos, mas estão a ser estudadas novas terapias adjuvante para reabilitação padrão que pode otimizar os resultados funcionais.

Estimulação transcraniana de corrente contínua (tDCS) é uma técnica de estimulação cerebral não-invasiva que polariza regiões do cérebro subjacente através da aplicação de fracas correntes direta através de eletrodos no couro cabeludo, modulando a excitabilidade cortical. Aumento do interesse nesta técnica pode ser atribuído ao seu baixo custo, facilidade de uso e efeitos na plasticidade neural humana. Pesquisas recentes tem sido realizada para determinar o potencial clínico das tDCS em diversas condições tais como depressão, doença de Parkinson e motor reabilitação após acidente vascular cerebral. tDCS ajuda a melhorar a plasticidade do cérebro e parece ser uma técnica promissora em programas de reabilitação.

Um número de dispositivos robóticos foram desenvolvido para ajudar na reabilitação da função de membro superior após acidente vascular cerebral. A reabilitação dos défices motor muitas vezes é um processo longo que requer abordagens multidisciplinares para um paciente a alcançar máxima independência. Estes dispositivos não pretende substituir a terapia de reabilitação manual; em vez disso, eles foram projetados como uma ferramenta adicional para programas de reabilitação, permitindo a percepção imediata dos resultados e acompanhamento das melhorias, ajudando assim os doentes a permanecer motivado.

Ambos tDSC e terapia assistida por robô são complementos promissoras para reabilitação de acidente vascular cerebral e alvo da modulação da plasticidade cerebral, com vários relatórios descrevendo o seu uso deve ser associado a terapia convencional e a melhoria dos resultados terapêuticos. No entanto, mais recentemente, alguns pequenos ensaios clínicos foram desenvolvidos que descrevem o uso associado de tDCS e terapia assistida por robô na reabilitação de acidente vascular cerebral. Neste artigo, descrevemos os métodos combinados usados em nosso Instituto para melhorar o desempenho motor após acidente vascular cerebral.

Introduction

Distúrbios neurológicos, tais como acidente vascular cerebral, paralisia cerebral e lesão cerebral traumática são principais causas de incapacidade a longo prazo, devido a lesões e subsequentes sintomas neurológicos que podem levar à incapacidade grave e restrição do diário de atividades1. Distúrbios de movimento reduzem significativamente a qualidade de vida de um paciente. Recuperação de motor é fundamentalmente orientada por neuroplasticidade, o mecanismo básico subjacente a reaquisição de habilidades motoras perdido devido a lesões de cérebro2,3. Assim, terapias de reabilitação são fortemente baseadas em treinamento intensivo do elevado-dose e intensa repetição de movimentos para recuperar a força e a amplitude de movimento. Essas atividades repetitivas são baseadas em movimentos de vida diária, e os pacientes podem tornar-se menos motivados devido à lenta recuperação motor e exercícios repetitivos, que podem prejudicar o sucesso de neurorreabilitação4. Física intensiva e terapia ocupacional que ainda são considerados os principais tratamentos, mas estão a ser estudadas novas terapias adjuvante para reabilitação padrão para otimizar os resultados funcionais1.

O advento das terapias robótico assistida foi mostrado para ter grande valor na reabilitação de acidente vascular cerebral, influenciando os processos de plasticidade sináptica neuronal e reorganização. Eles foram investigados para o treinamento de pacientes com funções neurológicas danificadas e para pessoas com deficiência5. Uma das mais importantes vantagens da adição de tecnologia robótica para intervenções de rehabilitive é a sua capacidade para fornecer treinamento de alta intensidade e altas doses, que, de outra forma, seria um processo muito trabalhoso6. O uso de terapias robóticos, juntamente com programas de computador de realidade virtual, permite uma percepção imediata e avaliação da recuperação do motor e pode alterar ações repetitivas em tarefas funcionais significativas, interativas, como limpar um fogão7 . Isso pode elevar a motivação e adesão ao processo longo de reabilitação dos pacientes e permite, através da possibilidade de medição e quantificação dos movimentos, acompanhamento de seu progresso5. Integração da terapia robótica em práticas atuais pode aumentar a eficácia e a eficácia da reabilitação e permitir o desenvolvimento de novos modos de exercício8.

Robôs de reabilitação terapêutica fornecem treinamento de tarefas específicas e podem ser divididos em extremidade-effector-tipo dispositivos e dispositivos de exoesqueleto-tipo9. A diferença entre estas classificações está relacionada como o movimento é transferido do dispositivo ao paciente. Extremidade-effector dispositivos têm estruturas mais simples, entrar em contato com o membro do paciente apenas em sua parte mais distal, tornando mais difícil para isolar o movimento de uma articulação. Dispositivos baseados no exoesqueleto tem projetos mais complexos com uma estrutura mecânica que espelha a estrutura do esqueleto do membro, portanto, um movimento de articulação do dispositivo produzirá o mesmo movimento do paciente membro7,9.

O T-zonas é um robô baseado no exoesqueleto que auxilia os movimentos do braço (ombro, cotovelo, antebraço, pulso e movimentos dos dedos). O braço mecânico ajustável permite níveis variáveis de suporte de gravidade, permitindo que os pacientes que têm alguma função de membro residual superior para conseguir uma gama maior ativa do movimento em uma terapia espacial tridimensional7,9. O MIT-MANUS é um robô de extremidade-effector-tipo que trabalha em um único plano (x e y) e permite que uma gravidade bidimensional compensado terapia, assistência de ombro e cotovelo movimentos movendo a mão do paciente na horizontal ou vertical do avião9 , 10. ambos os robôs têm sensores de posição interna que podem quantificar o controle motor da extremidade superior e recuperação e uma interface de integração de computador que permite 1) o treinamento de tarefas funcionais significativas simulado em um ambiente virtual de aprendizagem e 2) jogos de exercícios terapêuticos, que ajudam a prática de motor planejamento, defeitos de campo visual, atenção e coordenação olho-mão ou negligencia7,9. Eles também permitem a compensação dos efeitos da gravidade sobre o membro superior e são capazes de oferecer apoio e assistência aos movimentos repetitivos e estereotipados em pacientes gravemente prejudicados. Isto reduz progressivamente assistência como o sujeito melhora e se aplica a mínima assistência ou resistência ao movimento para pacientes levemente prejudicada9,11.

Outra técnica nova para familiarização é estimulação transcraniana de corrente contínua (tDCS). tDCS é uma técnica de estimulação cerebral não-invasiva que induz alterações de excitabilidade cortical através do uso de baixa amplitude correntes direta aplicadas através do couro cabeludo eletrodos12,13. Dependendo da polaridade do fluxo atual, excitabilidade cerebral pode ser aumentada pela estimulação anodal ou diminuiu cathodal da estimulação2.

Recentemente, tem havido interesse aumentado em tDCS, como isso foi mostrado para ter efeitos benéficos sobre uma ampla gama de doenças como acidente vascular cerebral, epilepsia, doença de Parkinson, doença de Alzheimer, fibromialgia, distúrbios psiquiátricos, como depressão, afetiva transtornos e esquizofrenia2. tDCS tem algumas vantagens, tais como o seu custo relativamente baixo, facilidade de uso, segurança e raros efeitos colaterais14. tDCS também é um método indolor e pode confiantemente ser cego em ensaios clínicos, pois tem um modo de Souza13. tDCS é provável não ideal para recuperação funcional por conta própria; no entanto, está mostrando maior promessa como uma terapia associada em reabilitação, vez que aumenta de plasticidade cerebral15.

Neste protocolo, demonstramos combinado de terapia assistida por robô (com dois robôs de estado-da-arte) e neuromodulação não-invasiva com tDCS como um método para melhorar os resultados da reabilitação, além de fisioterapia convencional. A maioria de estudos envolvendo terapias robóticas ou tDCS usaram-nas como técnicas isoladas, e poucos têm combinado de ambos, que pode aumentar os efeitos benéficos além de cada intervenção sozinho. Estes ensaios menores demonstraram um possível efeito sinérgico entre os dois processos, com recuperação de motor melhorada e capacidade funcional de8,15,16,17,18, 19. Portanto, novas terapias multimodais podem melhorar a recuperação de movimento além das possibilidades atuais.

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Protocol

Este protocolo segue as diretrizes do Comitê de ética de pesquisa humana da nossa instituição.

1. tDCS

  1. Contra-indicações e considerações especiais
    Nota: tDCS é uma técnica segura que envia constante e baixa corrente contínua através de eletrodos, induzindo alterações na excitabilidade neuronal da área a ser estimulada.
    1. Antes da instalação do dispositivo, confirme que o paciente não tem quaisquer contra-indicações para tDCS, tais como reações adversas ao tratamento anterior tDCS, dispositivos médicos implantados cérebro ou a presença de implantes metálicos na cabeça.
    2. Use os seguintes critérios de inclusão: pacientes com AVC subaguda e crônica com luz para moderado superior-extremidade hemiparesia. Outras contra-indicações incluem defeitos de crânio, o que poderiam alterar a intensidade e a localização do fluxo atual, e assuntos devem estar livres de instáveis condições médicas, como a epilepsia não controlada.
    3. Inspecione o couro cabeludo do paciente cuidadosamente para lesões cutâneas, tais como doenças de pele aguda ou crônica, cortes ou outros sinais inflamatórios. Evite colocar os eletrodos e estimulando áreas com tais lesões como uma precaução de segurança.
  2. Materiais para tDCS
    1. Verifique se todos os itens os seguir listados materiais estão disponíveis (Figura 1) antes de iniciar o procedimento: tDCS dispositivo estimulador, 9 V bateria, 2 eletrodos condutivos, eletrodos de esponja 2, cabos, 2 bandas de cabeça de borracha (ou cintas de Velcro, alças não condutora) , solução de cloreto de sódio (NaCl), fita métrica
  3. Medições
    1. Sites de eletrodo são geralmente definidos como 10/20 posições de EEG, conforme descrito em uma publicação anterior de20. Certifique-se que o assunto está confortavelmente sentado.
    2. Em primeiro lugar, localize o vértice (Cz).
      1. Medir a distância desde o nasion (ponte do nariz) ou cruzamento do osso frontal e dois ossos nasais para o Ínion (Protuberância occipital externa ou projeção mais proeminente da protuberância da) e marcar 50% deste comprimento. Marque este local Cz preliminar como uma linha, usando um lápis de óleo ou marcador atóxico à base de água.
      2. Medir a distância de pontos pré-auricular direita e esquerda (ou seja, a área anterior ao tragus). Divida esta distância pela metade e marcar o ponto calculado com uma linha.
      3. Conecte as duas linhas para criar uma cruz. A interseção de duas linhas irá corresponder para o vértice (Cz) (Figura 2).
    3. Identifique o local de destino na cabeça.
      Nota: Estimulação Anodal aumenta a excitabilidade cortical no tecido do cérebro estimulada, enquanto cathodal da estimulação diminui-lo. Estudos anteriores utilizaram estimulação anodal no hemisfério lesado ou cathodal da estimulação do hemisfério contralesional a fim de diminuir a excitabilidade cortical no córtex motor afetado e aumentá-lo no córtex motor afetado. Neste protocolo, descreveremos ambos bihemispheric estimulação (com estimulação anodal e cathodal na mesma sessão) e estimulação anodal sobre o córtex motor primário.
      1. Para localizar o córtex motor primário (M1), use 20% da distância da Cz ao ponto pré-auricular direita ou esquerda (Figura 3). Nesta área deve corresponder à posição de EEG C3/C4.
      2. Coloque o ânodo sobre o centro de M1 o córtex motor do hemisfério ipsilesional e o cátodo sobre a região supra-orbital contralateral (Fp) (Figura 3).
      3. Como alternativa, coloque o ânodo sobre o centro de M1 o córtex motor do hemisfério ipsilesional e o cátodo sobre a contralesional M1. As posições de M1 com que os eletrodos tDCS estão localizadas em canais C3 e C4 (Figura 3).
  4. Preparação da pele
    1. Inspecionar a pele e evitar estimulante sobre lesões ou pele danificada.
    2. Mova o cabelo longe do local de estimulação para melhorar a condutância. Limpe a superfície da pele, removendo quaisquer sinais de loção e gel. Para indivíduos com cabelo mais espesso, usar gel condutor pode ser necessário.
  5. Posicionamento de eletrodo e o dispositivo de instalação20
    1. Após preparar a pele e localização do site de estimulação, coloca uma cinta principal sob o Ínion, em torno da circunferência da cabeça. Fornecer correias cabeça feitas de material não-condutor e absorventes, como elástico, Velcro ou correias de borracha.
    2. Mergulhe as esponjas com solução salina. Para uma esponja de2 35 cm, cerca de 6 mL de solução cada lado pode ser suficiente. Evite oversoaking a esponja. Evite produzindo vazamentos de fluido sobre o assunto. Se necessário, use uma seringa para adicionar mais solução.
    3. Conecte os cabos ao dispositivo tDCS. Certifique-se que a polaridade dos cabos está correta, uma vez que os efeitos das tDCS são específicas de polaridade (como padronizadas: vermelho corresponde ao eléctrodo de ânodo, e preto ou azul corresponde ao eléctrodo de cátodo).
    4. Inserir o pino do cabo conector firmemente para a inserção de borracha condutora.
    5. Insira a esponja, a inserção de borracha condutora. Certifique-se que a inserção de borracha condutora inteiro é coberta pela esponja e que o pino do cabo conector não é visível.
    6. Coloque o primeiro eletrodo esponja sob a cinta de cabeça e garantir que o fluido excessivo não é lançado desde a esponja.
    7. Conecte as duas correias cabeça elásticas, de acordo com a montagem de eletrodo planejada.
    8. Coloque o segundo eletrodo esponja sobre a área a ser estimulada, sob a segundo elástica cinta principal.
    9. Se a resistência elétrica total dos eletrodos e corpo está alta, isso pode indicar set-up eletrodo inadequado. Alguns dispositivos fornecem a resistência de medição, que deve ser abaixo dos 5 kΩ, idealmente.
    10. Alguns dispositivos fornecem uma indicação contínua da resistência durante a estimulação, que é uma maneira útil para detectar situações potencialmente perigosas (como um eletrodo seco). Em tais casos, o dispositivo pode acabar ou reduzir a intensidade de estimulação se aumenta a resistência além de certo limite.
  6. Estimulação
    1. Certifique-se que o paciente está acordado, relaxado e sentar-se confortavelmente durante o procedimento de21.
    2. Ajuste as configurações de estimulador tDCS (intensidade, tempo e condição de farsa, se for o caso). Em conformidade com estudos anteriores, aplicar-se corrente contínua durante 20 minutos a uma intensidade de 1 mA.
      Nota: Para a intervenção de Souza, a corrente é normalmente aplicada apenas para os primeiros 30 s para dar o assunto a sensação de estimulação. Esta duração estabeleceu-se em vários estudos como sendo eficaz em cegando-os para a intervenção atribuída, sem estimulação cortical excitabilidade22.
    3. Inicie a estimulação tDCS. Inicie o fluxo de corrente ramping acima a corrente para evitar os efeitos mais desfavoráveis. Ramping acima é feito automaticamente em alguns dispositivos, mas se não for, aumentar a corrente lentamente durante a inicial 30 s para atingir o máximo programado atual (em nosso protocolo, até 1 mA).
    4. Depois de iniciar a estimulação elétrica, alguns pacientes podem perceber sensações de comichão ligeiras temporárias, tonturas ou vertigens. Isto pode ser evitado pela subida a corrente acima e para baixo no início e no final de cada sessão.
    5. No final do procedimento, rampa gradualmente a corrente por 30 s.
  7. Após o procedimento
    1. Para registrar e avaliar a segurança da estimulação, pedir ao paciente para preencher um questionário de efeitos adversos comuns e sua intensidade após o procedimento é feito. Estes podem incluir a irritação da pele, náuseas, dores de cabeça, sensações de queimadura, tonturas, formigamento ou outros desconfortos.
    2. Explica ao paciente que quaisquer efeitos secundários são geralmente de intensidade leve ou moderada e geralmente temporário.
    3. Depois tDCS, referem-se a pacientes para se submeter a terapia robótica.
      Nota: Nas próximas seções do presente protocolo, descreveremos o uso das versões comerciais do MIT-Manus e T-zonas.

2. robótica terapia com MIT-Manus

  1. Posicionamento
    Nota: Este robô é um robô interativo para a reabilitação do membro superior. A versão utilizada em nosso estudo permite a formação do movimento do pulso no plano horizontal (planar).
    1. Certifique-se que o sujeito está sentado em uma cadeira confortável e ergonómica, garantidos por um cinto de segurança de quatro pontos e de frente para a tela de vídeo.
    2. Certifique-se que um terapeuta treinado supervisiona o treinamento robótico.
    3. Coloque a mão que será objecto de formação para o aperto do punho robótico. Ajuste as duas correias em volta do braço do sujeito. Ajuste o suporte na parte de trás do braço para que ele permanece estável durante o treinamento.
    4. Coloque a extremidade superior parético, conforme indicado: ombro em flexão de 30°, flexão de cotovelo de 90°, antebraço em posição prona meados, punho em posição neutra.
    5. Durante a operação da máquina, certifique-se de movimento das articulações do ombro e cotovelo gama é limitado a cerca de 45°. Certifique-se que o braço está imobilizado, e o pulso tem liberdade de movimento. Movimento é possível no plano horizontal (em todos os sentidos possíveis).
  2. Formação
    1. O número de movimentos em uma sessão de treinamento robótico é variável; no entanto, é comum para executar cerca de 320 repetições em todas as direções possíveis de um avião dentro de um mesmo plano.
    2. A tela de vídeo mostra as sugestões das tarefas que o sujeito precisa executar e dá feedback constante da posição do braço.
    3. Software do robô tem vários jogos de exercícios terapêuticos para treinamento motor. O feedback visual geralmente consiste de uma bola amarela que o paciente deve mover-se entre alvos. Outros cenários de treinamento estão disponíveis.
    4. O robô só ajudará o paciente se necessário; por exemplo, se o assunto não pode realizar o movimento pretendido dentro de 2 s, a máquina vai ajudar a completar o seu movimento. Se o assunto não tem bastante coordenação motora para realizar o movimento pretendido, o robô guiará o braço do sujeito para realizar o movimento adequado.

3. treinamento com braço MIT-Manus

Nota: Este braço robótico permite a formação de flexão de cotovelo e extensão ombro protração e retração e rotação interna e externa de ombro em um plano horizontal.

  1. Posicionamento
    1. Para o braço do MIT-MANUS, certifique-se que o sujeito está sentado confortavelmente. Ajuste os cintos de segurança em conformidade. Posição do paciente direita ou esquerda do braço do robô e ajustar as duas alças.
    2. Ajuste a altura do robô, se necessário. Ajuste a altura da tabela, se necessário.
    3. Se houver qualquer desconforto ou dor, pressione o botão de paragem de emergência para desligar o robô imediatamente.
  2. Formação
    1. Calibre o aparelho, pedindo o assunto para mover seu braço ao longo das linhas.
    2. O robô só ajudará o paciente, se necessário. Por exemplo, se o assunto não pode realizar o movimento pretendido dentro de 2 s, a máquina vai ajudar a completar o seu movimento. Se o assunto não tem bastante coordenação motora para realizar o movimento pretendido, o robô guiará o braço do sujeito para realizar o movimento adequado.
      Nota: O software do robô tem vários jogos de exercícios terapêuticos para treinamento motor. O feedback visual geralmente consiste de uma bola amarela que o paciente deve mover-se entre alvos. Outros cenários de treinamento estão disponíveis.

4. treinamento com T-zonas

  1. Posicionamento
    Nota: O T-zonas consiste em um exoesqueleto que se encaixa o braço do sujeito e permite a livre circulação do ombro, cotovelo e junções de pulso em um ambiente tridimensional.
    1. Certifique-se de que o sujeito está sentado em uma cadeira confortável e ergonómica, virada para a tela de vídeo, que fornece feedback visual e auditivo em um ambiente de realidade virtual, ajudando o paciente a alcançar seu objetivo.
    2. Coloque o paciente sentado na frente do módulo principal do robô. Use o controle remoto fornecido para ajustar a altura do exoesqueleto em conformidade. Ajuste o braço do exoesqueleto do robô para o lado correspondente do membro do paciente que vai ser treinado (esquerda ou direita).
    3. Deixe cerca de 4 dedos de altura acima do ombro.
    4. Ajuste o membro do paciente para o exoesqueleto, ajustar as alças no braço e antebraço.
    5. Ajustar o comprimento do braço do exoesqueleto e antebraço em conformidade, bem como a compensação de peso (gravidade) necessária para o braço (A que eu) e antebraço (À E). Consiste em uma escala linear de suporte de gravidade, onde A tem nenhum suporte de gravidade.
    6. Entrada dessas medições para o computador.
    7. Antes de iniciar o treinamento, ajustar e calibrar a gama de limites de movimento do robô, de acordo com as capacidades do paciente.
    8. Para testar a escala calibrada do movimento, pedir ao paciente para mover o cubo em todas as direções da tela.
  2. Formação
    1. Em cada sessão, tem o indivíduo executar cerca de 72 repetições do movimento em direção a alvos funcionais diferentes (uma sessão de treino T-zonas normalmente dura cerca de 60 min).
    2. Entre cada movimento, permita um intervalo de 10 segundos evitar a fadiga. As 72 repetições são divididas em 3 blocos de 24 movimentos cada. Permita um intervalo de 5 minutos entre cada bloco de 24 movimentos.

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Representative Results

Estimulação cerebral não-invasiva com tDCS recentemente gerou interesse devido a seus potenciais efeitos de neuroplastic, equipamento relativamente baixo custo, facilidade de uso e alguns efeitos colaterais22. Estudos têm mostrado que neuromodulação por tDCS tem o potencial para modular a excitabilidade cortical e plasticidade, promovendo melhorias no desempenho motor através da plasticidade sináptica, estimulando o córtex motor primário4. Estimulação anodal aumenta a excitabilidade cortical, facilitando a despolarização de neurônios na área do córtex motor primário, Considerando que cathodal da estimulação hyperpolarizes o potencial de membrana de repouso e reduz o disparo neuronal, o que reduz Inter-hemisféricas inibição do córtex motor primário contralesional. TDCS Dual combina estas duas montagens, facilitando a atividade na área de ipsilesional e inibindo o hemisfério de contralesional12,23.

Estudos anteriores relataram efeitos eletrofisiológicos de tDCS durando até 90 min e efeitos comportamentais, durando até 30 min., após um único 20 min tDCS sessão (Figura 4)24,32. A evidência é ainda controversa, como estes resultados positivos não são consistentes. Lindenberg et al 25 encontrados funcional motor melhora após estimulação bihemispheric que durou mais que o período de intervenção (Figura 5), e uma meta-análise publicada em 2012 sugeriu que o uso de não-invasiva do cérebro estimulação tais como TMS e TMS repetitivas foram associados com melhorias na recuperação de motor, ambos individualmente e quando comparado com placebo estimulação2. Um julgamento experimental por Fusco et al 26 não encontrado nenhuma melhoria funcional para tDCS cathodal nas primeiras fases do curso; no entanto, ótima et al 13 encontrei que ambos isolaram cathodal da ou estimulação anodal (mas não sham) melhorou a função motora significativamente. Estes resultados controversos são provavelmente devido a heterogeneidade de características pacientes (ou seja, aguda vs pacientes com AVC crônica, leve vs graves deficiências motor) e estimulação (ou seja, número de sessões tDCS, duração da sessão, anodal vs cathodal da vs dupla estimulação).

As provas para a terapia robótica na reabilitação são mais proeminente, demonstrando reduções claras incrementais de deficiência motora,27. No entanto, devido ao grande número de fabricantes e vários tipos de dispositivos robóticos, cada máquina tem limitações, qualidades e propriedades únicas. A American Heart Association sugere que terapia assistida por robô para extremidades superiores alcançou classe I nível de evidência para pacientes com AVC em configurações de ambulatório e classe IIa na internação configurações1. Uma revisão de 19 ensaios e 666 pacientes encontrou que indivíduos que receberam treinamento de braço de robô-assistida após acidente vascular cerebral eram mais propensos a mostrar melhorias nas atividades de vida diária e braço parético função6. Um estudo simples-cego encontrado que crianças com paralisia cerebral melhoraram significativamente nas medidas da destreza manual, comparado com o controle grupo28, enquanto Timmermans et al 29 encontrou que pacientes com AVC crônica mostraram melhorias significativas na formação orientada a tarefas de braço que foi mantida por 6 meses pós-intervenção. Além disso, um multicêntrico randomizado controlado encontrou que pacientes com AVC crônica com moderada a grave deficiência superior-membro mostraram melhorias significativas, mas modestas no braço medidas de função, movimento e qualidade de vida depois de robótica formação ao longo do período de estudo de 36 semanas, em comparação com o padrão dos pacientes mas não intensivo fisioterapia pacientes (Figura 6)5.

Enquanto foram realizados ensaios de familiarização com tDCS ou terapia robótica, poucos têm sido realizados combinando estas terapias. Hesse et al 16 realizou um estudo piloto preliminar e encontrado que tDCS anodal no hemisfério afetado, combinado com o treinamento de braço de robô-assistida causado sem melhorias significativas na função motora em pacientes com AVC agudo secundário. Outro estudo realizado por oliveira et al 19 mostrou que ambos tDCS anodal no hemisfério afetado e cathodal da estimulação para o hemisfério não afetado poderiam alcançar uma melhoria de motor de magnitude semelhante mas limitada. Finalmente, Edwards et al. 18 encontrado que melhorias na cortical excitabilidade e inibição cortical reduzida em grupos ativos de terapia tDCS mais robô resultaram em maiores ganhos na função motora.

Pesquisas recentes sugerem que a sequência de estimulação é importante para a melhoria da função. Giacobbe et al 15 avaliada a dimensão de tempo na terapia combinada de robótica com tDCS para reabilitação de pulso, em pacientes com AVC crônica e encontrou que a velocidade de movimento do pulso e suavidade (> 15%) foram melhorados quando tDCS foi entregue antes de uma sessão de 20 min de robótica em formação, mas não quando entregues durante ou após a formação (Figura 7). Contraste destes resultados com outros estudos que encontraram que simultânea de terapia ocupacional e tDCS levar a melhorias significativas do motor31. Finalmente, Neves et al. 31 descobriu que o uso de tDCS cathodal da simultânea e terapia ocupacional resultou em alterações significativamente maiores de recuperação motor comparado à terapia com estimulação de Souza (Figura 8).

Figure 1
Figura 1 : Materiais para tDCS. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 2
Figura 2 : Posição do vértice. Áreas corticais são marcadas de acordo com o sistema 10/20. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 3
Figura 3 : Posição do córtex Motor. Áreas corticais são marcadas de acordo com o sistema 10/20. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 4
Figura 4 : Efeitos eletrofisiológicos de uma sessão única tDCS. Depois de uma sessão única tDCS de 20 min, efeitos eletrofisiológicos pode última acima de 90 min e comportamentais efeitos até 30 min após a estimulação. Reproduzido de Nitsche et al. 32, com permissão da natureza de Springer. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 5
Figura 5 : Alterações em termos de resultados primários e secundários durante o período de estudo 36 semanas em comparação com a linha de base. Eis et al 5 encontrei melhorias significativas, mas modestas em função do braço, movimento e qualidade de vida após o treinamento de robô. Esta figura é reproduzida com permissão da sociedade médica de Massachusetts5. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 6
Figura 6 : Alterações no golo de deficiência motora e índice de lateralidade fMRI. Lindenberg et al 25 encontradas alterações funcionais no golo de deficiência motora e melhoria da função dos Membros afetados após tDCS bihemispheric. Reproduzido do Lindenberg et al. com a permissão de Lippincott Williams & Wilkins25. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 7
Figura 7 : Efeito do tipo de intervenção na cinemática de desempenho motor. Giacobbe et al 15 encontrou que tDCS entregues antes da terapia robótica melhorado pulso movimentos e suavidade. Reproduzido do Giacobbe et al. 15 com a permissão do IOS Press. A publicação está disponível no IOS Press através de 10.3233/NRE-130927 por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 8
Figura 8 : Efeito de cathodal da tDCS além de terapia ocupacional31 . TDCS simultânea e terapia ocupacional resultaram em significativamente (*) maiores alterações de motor melhora. Reproduzido deNeves et al. 31 , com permissão do IOS Press. A publicação está disponível no IOS Press através de 10.3233/RNN-2011-0612 clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Discussion

Neste protocolo, descrevemos um protocolo de terapia padrão para estimulação combinada tDCS associado e terapia robótica, usado como um complemento aos programas de reabilitação convencional em pacientes com deficiências de braço. O objetivo do protocolo é melhorar a mobilidade e a função motora. É importante observar a rampa-na e rampa-fora da máquina tDCS para evitar qualquer risco de efeitos adversos. tDCS é uma técnica segura, com poucos efeitos colaterais descritos na literatura2.

O protocolo pode ser modificado em formas menores. Relatórios anteriores na literatura descrevem tDCS sendo aplicado antes, durante ou após o treinamento motor (ou com robôs ou assistência humana). Em nosso protocolo, descrevemos uma sessão de 20min de tDCS seguido imediatamente por terapia robótica. Alguns estudos têm encontrado melhores resultados para tDCS simultânea e treinamento robótico.

Depois de um derrame, baseado no modelo de concorrência inter-hemisféricas, déficits motor são sugeridos ser em parte devido à reduzida de saída do córtex motor primário (M1) do hemisfério danificado e a maior influência inibitória do contralesional M1 Hemisfério. Neste protocolo, optamos por estimulação anodal da M1 lesional e descrito a possibilidade de estimulação bihemispheric. TDCS anodal estimulação aumenta excitabilidade cortical da M1 danificado, enquanto cathodal da estimulação diminui a excitabilidade cortical na M1 intacta; no entanto, dupla aplicação das tDCS teria como alvo estas duas áreas simultaneamente. Outros protocolos também optam por uma estimulação bihemispheric, como alguns estudos relataram maior função motora ganhos18,25.

Estudos anteriores avaliaram dose única ou poucas sessões de tDCS para familiarização, com efeitos a curto prazo durando até 90 min após uma sessão de estimulação de 20-30 min. Sessões repetidas podem ter uma maior duração e magnitude dos efeitos através da indução de uma manipulação mais significativa na eficácia sináptica e maior amplitude de efeitos, como reabilitação física para distúrbios do movimento geralmente é um processo longo. Há um consenso, no entanto, que de uma duradoura melhorias de motor, tDCS preferencialmente deve ser realizada em conjunto com treinamento de30.

Terapia robótica associada com estimulação cerebral não-invasiva é ainda não ainda amplamente acessível, devido aos elevados custos da terapia robótica. A maioria dos robôs, no entanto, são ainda custo proibitivo para muitos serviços de reabilitação, resultando em uso limitado. O custo da tecnologia robótica pode diminuir no futuro em vez do custo da mão de obra e custo-efetividade como uma vantagem da terapia robótica é possível7. Este protocolo é interessante porque a reabilitação física com terapias robóticas mostrou grande promessa em ser um complemento para a terapia convencional, permitindo que ambos internos e ambulatoriais para executar mais tarefas repetitivas com intensidades mais elevadas e para longos períodos, resultando em um programa de reabilitação ideal. Outras vantagens incluem feedback instantâneo e medições objetivas da cinemática e dinâmica de desempenho de movimento que é possível após cada sessão de treino, ajudando a manter o paciente motivação para a participação ativa.

A combinação de tDCS e reabilitação física assistida por robôs pode aumentar os efeitos de qualquer intervenção usado sozinho, resultando em ganhos de motor adicionais para os pacientes. A combinação de robô-periféricas sensório-motor as actividades de formação que fornecem maior feedback sensorial para o córtex junto com a modulação da excitabilidade cortical devido a tDCS pode resultar em um resultado mais positivo, devido à plasticidade sináptica. A evidência para esta abordagem combinatória é promissor, embora ainda limitada e inconclusiva, quando comparado com as terapias, quando eles são aplicados individualmente. Mais estudos são necessários para investigar o sinergismo e possíveis efeitos adicionais da terapia combinada, tais como o número ideal de sessões e tempo de cada terapia e se tDCS deve ser aplicado antes, durante ou depois da reabilitação atividades para resultados funcionais de efeito.

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Disclosures

Os autores declaram que eles têm não tem interesses financeiro concorrente.

Acknowledgments

Os autores gostaria de agradecer a Spaulding laboratório de neuromodulação e Instituto de Reabilitação Lucy Montoro pelo seu generoso apoio neste projeto.

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

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