Lo scopo è quello di presentare un nuovo metodo, respirazione-controllo stimolazione elettrica (BreEStim) per il trattamento del dolore neuropatico e spasticità.
Stimolazione elettrica (Stima) si riferisce alla applicazione di corrente elettrica ai muscoli o nervi per conseguire obiettivi funzionali e terapeutiche. E 'stato ampiamente utilizzato in vari contesti clinici. Sulla base di recenti scoperte relative agli effetti sistemici di respirazione volontaria e intrinseche le interazioni tra i sistemi fisiologici durante la respirazione volontaria, un nuovo protocollo Stima, respirazione controllata stimolazione elettrica (BreEStim), è stato sviluppato per aumentare gli effetti della stimolazione elettrica. In BreEStim, un impulso singolo stimolo elettrico viene attivato e consegnato alla zona di destinazione quando il flusso d'aria di un isolato ispirazione volontaria raggiunge la soglia. BreEStim integra intrinseche interazioni fisiologiche che si attivano durante la respirazione volontaria e ha dimostrato un'eccellente efficacia clinica. Due applicazioni rappresentativi BreEStim sono riportati con i protocolli dettagliati: la gestione del post-ictus dito flexo la spasticità e dolore neuropatico nelle lesioni del midollo spinale.
Stimolazione elettrica (Stima) si riferisce alla applicazione di corrente elettrica ai muscoli o nervi per conseguire obiettivi funzionali e terapeutiche. E 'stato ampiamente utilizzato in diversi contesti clinici, ad esempio, la stimolazione nervosa elettrica transcutanea (TENS) per il dolore di gestione 1, la stimolazione del nervo peroneo per la caduta del piede 2, stimolazione elettrica neuromuscolare (NMES) per l'attivazione e il rafforzamento dei muscoli paralizzati o indeboliti 3. Quando NMES viene utilizzato per ottenere un compito funzionale, è definito stimolazione elettrica funzionale (FES) 4. Elettromiogramma (EMG)-attivato stimolazione neuromuscolare è stato usato per aumentare l'efficacia della stimolazione elettrica in recupero motorio 5-14 e riduzione spasticità dopo ictus 7, 15. In questo lavoro, un nuovo protocollo Stima – Respirazione controllata stimolazione elettrica (BreEStim), viene introdotto, in base ai risultati della recente ricerca in systemic effetto della respirazione volontaria 16, 17.
Stimolazione nervosa elettrica transcutanea (TENS) è un non-farmacologico modalità per la gestione del dolore 1. TENS è non invasivo, economico, sicuro e facile da usare 18. TENS di solito è applicata a frequenze diverse, intensità, e durata di impulso di stimoli per un tempo di trattamento prescritto. TENS è stato applicato ad una varietà di condizioni di dolore, compreso il dolore neuropatico. L'efficacia clinica della TENS è controverso, in particolare nelle lesioni del midollo spinale (SCI) e l'amputazione (vedi Recensioni 1, 19, 20). I meccanismi possibili sono la teoria di gate di controllo 21 e il rilascio di oppioidi endogeni 22, 23. Agopuntura dalla Medicina Tradizionale Cinese è un altro non-farmacologico modalità per la gestione del dolore. E 'stato ben accolto in Medicina Occidentale 24. In agopuntura moderna, l'ago di agopuntura tradizionale è stato sostituito da un elemento di superficiectrode (o equivalente). Un elettrodo specializzata è posto su punti di agopuntura tradizionali e una stimolazione elettrica viene erogata. Questa modifica è stato definito electroacupuncture 25, 26. Agopuntura Ago e elettroagopuntura sono entrambi efficaci nel analgesia attraverso il rilascio di oppioidi endogeni 27, 28. L'effetto di elettroagopuntura è di solito affidabile, tuttavia l'effetto dipende dall'intensità e dalla frequenza di stimolazione elettrica consegnato. Diverse frequenze di stimolazione elettrica generano oppioidi endogeni diversi, e l'effetto analgesico è naloxone reversibile 26, 27. Recentemente, è stato trovato che la stimolazione ripetitiva dolorosa (avversione) porta ad attenuazione dolore significativo. L'attenuazione del dolore indotto non-naloxone reversibile 29. L'integrazione di questi meccanismi di adattamento del dolore (agopuntura, stimolazione elettrica, avversione) in un nuovo eventuale intervento potrebbe migliorare la sua efficacia clinica.
<p class = "jove_content"> EMG-triggered stimolazione neuromuscolare è stata usata per molti anni per facilitare il recupero post-ictus motore del deficit di estensione delle dita 5-10, 12-14, 34. Recupero della funzionalità della mano è importante per pazienti colpiti da ictus, ed è ancora molto impegnativo. Circa un terzo di tutte le persone che soffrono di un ictus avrà qualche valore residuo degli arti superiori 30-32, con problemi maggiori funzione della mano 33. L'EMG-triggered protocollo di intervento NMES comporta l'inizio di una contrazione volontaria dei muscoli estensori di un movimento specifico fino a quando l'attività muscolare raggiunge un livello di soglia. Appena l'attività EMG raggiunge una soglia bersaglio, uno stimolo elettrico assistere inizia a facilitare i movimenti. Questo protocollo di intervento è superiore a NMES regolari nel motore di recupero 6, 7. Chae e Yu 35 stabiliva che tutti gli studi controllati randomizzati hanno riportato un miglioramento della funzione motoria con questo interventoprotocollo, con lieve a pazienti moderatamente alterata migliorare di più. È molto probabile che questo intervento si avvale di un impegno attivo dei pazienti (fissando una soglia obiettivo EMG) e questo si traduce in cambiamenti misurabili nel recupero così come i cambiamenti documentati nella corteccia 6, 7. Questo è supportato da un recente studio RM funzionale che ha mostrato un significativo aumento dell'intensità corticale nella corteccia ipsilaterale somatosensoriale dopo il trattamento nel gruppo NMES, rispetto al gruppo di controllo 36. Inoltre, la stimolazione elettrica può anche contribuire a ridurre la spasticità post-ictus 7, 15, ma l'effetto è di breve durata, circa 30 minuti dopo estim 37. Al contrario, la nostra invenzione recente di respirazione controllata stimolazione elettrica (BreEStim) ha un effetto duraturo sulla riduzione spasticità, anche dopo una singola sessione di trattamento 16.Respirazione umana è un atto motorio molto particolare. Essapuò essere controllato riflessivamente (respirazione automatica), per esempio, durante il sonno, e anche volontariamente quando necessario (respirazione volontaria), ad esempio, il canto, la parola, ecc Durante la respirazione volontaria, gli esseri umani hanno bisogno di sopprimere volontariamente il controllo autonomo di respirazione e volontaria di attivazione corticale ( il "centro respiratorio corticale") 38, 39. Studi di imaging cerebrale hanno dimostrato 40-51 vasta respiratoria legata coinvolgimento di aree corticali bilateralmente, tra cui la corteccia motoria primaria (M1), la corteccia premotoria, l'area motoria supplementare, la corteccia somatosensoriale primaria e secondaria, l'insula, la corteccia cingolata anteriore e l'amigdala e la corteccia prefrontale dorsolaterale. L'insula è noto per avere forti legami di centri tronco cerebrale ed è coinvolto nella elaborazione del dolore 52. Durante la respirazione autonomo, l'ispirazione è attivo, mentre la scadenza è passivo, soprattutto contando sulla forza di rinculo della parete toracica. Allo stesso modo, volitivoispirazione più attiva respiratorie legate aree corticali e subcorticali se confrontati con scadenza volitivo 46. Queste aree corticali e subcorticali attivati durante la respirazione volontaria, sono anche coinvolti in diverse funzioni 53, come ad esempio il tono muscolare, il dolore, la postura, l'umore, discorso, ecc Pertanto, non è irragionevole associare interazioni a respirare con la modulazione di altre funzioni.
Di recente, abbiamo scoperto che esistono interazioni tra sistema respiratorio e del motore durante la respirazione volontaria. In particolare, vi è un dito estensione-ispirazione accoppiamento 16, 54-56. Quando la stimolazione elettrica viene consegnato gli estensori delle dita durante la fase inspiratoria della respirazione volontaria, di un effetto duraturo di riduzione della spasticità dei flessori delle dita (tono muscolare) in paziente con ictus cronico si osserva 16. In un altro studio 17, le riprese dolore fantasma in un paziente con un above-the-knamputazione ee scomparso dopo il trattamento BreEStim, ma riapparve 28 giorni più tardi, dopo aver ricevuto una stimolazione elettrica sostenuta accidentalmente. Questo caso rappresenta un'opportunità unica per capire che la componente affettiva degli stimoli nocivi di dolore neuropatico (tiro dolore fantasma) è stato modificato dal trattamento BreEStim, ma poi ri-attivato da una stimolazione accidentale. Queste osservazioni di tono e di riduzione del dolore hanno dimostrato che la respirazione volontaria, ispirazione in particolare, potrebbe essere integrato in un paradigma di stimolazione elettrica per migliorare la sua efficacia nel controllo del dolore neuropatico e post-ictus gestione spasticità.
Caso Presentazioni
Caso 1: Dopo l'attacco di gestione spasticità
Il paziente era a 69 anni-vecchio maschio che aveva emiplegia destra secondaria a un ictus 22 mesi fa. E 'stato clinicamente stabili ed era stato dimesso ambulatoriale fisica e profesprogrammi di terapia aziendali o professionali. Nessun risultato brain imaging erano disponibili al momento di esperimenti. Aveva debolezza sul suo lato destro, ma è stato in grado di camminare autonomamente senza un ausilio. Aveva residua di flessione ed estensione volontaria delle dita, ma con limitata gamma attiva del movimento alla sua destra metacarpo (MCP) articolazioni, da 90 ° a 70 ° di flessione MCP, cioè non in grado di aprire in misura sufficiente la sua mano e le dita ad uso funzionale. Il tono muscolare dei suoi flessori delle dita a destra è stato un lieve aumento. Modified Ashworth Scale (MAS) è stato 1 +. Sensazione della mano destra e le dita, però, era intatto al tocco leggero. Ha ricevuto circa 30 minuti BreEStim per gli estensori delle dita. La sua spasticità flessore delle dita ridotta al minimo (MAS = 0) e l'estensione delle dita volontariato è diventato quasi normale immediatamente dopo il trattamento. Questo paziente riacquistato la sua funzione della mano pure. Egli ha riferito che avrebbe potuto tagliare la carne con un coltello e camicie pulsante con la mano ridotta. More sorprendentemente, il recupero mantenuto almeno 8 settimane durante il follow-up visite (Figura 1).
Caso 2: gestione del dolore neuropatico
Il paziente era a 40 anni di età di sesso maschile che ha subito una lesione del midollo spinale 4,5 anni fa in un incidente automobilistico, con conseguente T8 ASIA Una lesione del midollo spinale. Il paziente lamentava dolore neuropatico a livello di pregiudizio, mentre lui non aveva altri problemi medici attivi. Era stato stabile su un regime di dolore per 2 settimane prima del trattamento. Ha ricevuto estim (una seduta al giorno per cinque giorni consecutivi) in primo luogo, aspettato 1 settimana come un disastro, e poi ricevuto BreEStim con la stessa dose (una seduta al giorno per 5 giorni consecutivi). Ogni sessione di trattamento consisteva di 120 stimoli (Stima o BreEStim). Elettrodi di superficie sono stati posti su agopunti (Neiguan e Weiguan) dell'avambraccio destro. Modificato Visual Analogue Scale (MVAs) è stato utilizzato per confrontare l'effetto di ogni intervento (Stima e BreEStim). Come shown in figura 2, BreEStim ha avuto un maggiore effetto di riduzione del dolore di Stima, fatta eccezione per il Day 2 durante BreEStim quando il paziente aveva una infezione del tratto urinario (UTI), che è stata trattata con successo con antibiotici. L'intensità di stimolazione elettrica era simile tra Estim e BreEStim (Figura 2). Ha tollerato bene sia interventi (intensità massima in uscita dallo stimolatore è stato utilizzato), anche durante l'UTI. Durante tutto il periodo sperimentale (4 settimane), il soggetto ha mantenuto la stessa dose e lo schema di farmaci per il dolore. Sia BreEStim e sessioni di trattamento Stima sono state eseguite nello stesso momento della giornata (tra le 11 alle Mezzogiorno), in modo tale che cambiamento del dolore potrebbe essere attribuito agli effetti di stimolazione e le variazioni non diurna.
Respirazione controllata stimolazione elettrica (BreEStim), come mostrato in questi due casi, ha dimostrato efficacia clinica nella gestione spasticità e successivo recupero della funzione della mano in pazienti con ictus cronici 16, nonché la gestione del dolore neuropatico di origine centrale nel paziente sopra con una lesione del midollo spinale o di origine periferica in un paziente con sopra il ginocchio 17 amputazione. Questo risultato clinico migliore e più ampie applicazioni cliniche della BreEStim è attribuita al suo approccio unico. Intervento con la stimolazione elettrica destinato al breve lasso di respirazione volontaria-associato attivazione corticale e sottocorticale 40-51 potrebbe aumentare la sua efficacia clinica via intrinseca accoppiamento fisiologico, ad esempio, respiratorio-attacco motore per la gestione della spasticità 16. In questo intervento, la respirazione volontaria diventa critica, in particolare ispirazione volontaria. Istruzione per i pazienti su tecniche di respirazione corretta e la misurazione accurata dei parametri respiratori (per esempio, nessuna perdita d'aria) sono misure per prevenire l'insuccesso dell'intervento BreEStim.
Il nuovo protocollo di intervento – BreEStim, presenta alcuni vantaggi, oltre a una migliore efficacia e applicazioni più ampie.
BreEStim è centrata sul paziente. BreEStim incoraggia un impegno attivo dei pazienti in quanto la respirazione volontaria è necessario 17. I pazienti sentono di partecipare attivamente alla gestione del loro dolore, piuttosto che "un partecipante passivo nella propria cura". Per esempio, il paziente controlla l'intensità di stimolazione elettrica, partendo da zero al massimo livello che il paziente possa tollerare 17. Questo può migliorare la loro aderenza al trattamento. EMG-triggered Stima coinvolge anche la partecipazione attiva 36, ma il paziente non è in grado di controllare l'intensità della stimolazione elettrica.
S copi "> BreEStim prende un integrativo, approccio sistemico. Come dimostrato in un precedente studio 17, dolore diversi meccanismi di adattamento sono integrati in un unico protocollo, tra cui la stimolazione elettrica, l'agopuntura, la stimolazione spiacevole, e gli effetti sistemici della respirazione volontaria. In quanto tale , i pazienti sono in grado di tollerare alti livelli di stimolazione elettrica, portando un incremento degli effetti analgesici. Tale circuito di retroazione positiva (attivazione del sistema di ricompensa) traduce in una maggiore efficacia clinica. Usando questo integrativo, approccio sistemico, certi segnali di respirazione volontaria potrebbe anche essere utilizzato per identificare la finestra temporale delle interazioni tra sistemi. Come tale, BreEStim potrebbe essere applicata a pazienti con grave spasticità. Questi pazienti di solito non sono in grado di eseguire contrazione volontaria, così "pulite" segnali EMG dal muscolo bersaglio non sono disponibili. In EMG-innescato stimolazione elettrica, segnali EMG dai muscoli target (<em> ad esempio, estensori delle dita) sono necessari per innescare la stimolazione elettrica. Di conseguenza, l'applicazione di EMG-triggered Stima è limitata ai pazienti con lieve o moderata spasticità.BreEStim è un non-invasiva, trattamento non farmacologico. Questo è fondamentale perché i pazienti spesso richiedono un uso a lungo termine di farmaci, e la maggior parte dei farmaci per il dolore cronico e la spasticità hanno effetti collaterali che a volte possono essere molto gravi. I possibili effetti collaterali comprendono dipendenza, sovradosaggio, i sintomi di astinenza, e costipazione, ecc Questi effetti collaterali potrebbero essere evitate nel trattamento BreEStim.
BreEStim è una scelta alternativa. L'alternativa non farmacologiche con migliori effetti analgesici è importante, soprattutto quando il dolore neuropatico è difficile da gestire. Ad esempio, solo il 7% dei responders ha riferito trattamento farmacologico è efficace per il dolore neuropatico in seguito SCI in un sondaggio postale 58.
In sintesi, questa respirazione-driven stimolazione, BreEStim, si basa sul fenomeno recentemente scoperto di accoppiamento intrinseco fisiologico attivato durante la respirazione volontaria. Il protocollo BreEStim ha dimostrato efficacia clinica per il dolore neuropatico e post-ictus gestione spasticità. Ulteriore ricerca è garantito a studiare meccanismi sottostanti che mediano l'effetto dell'intervento. Soprattutto, vi possono essere altre applicazioni che non hanno ancora percepibili.
The authors have nothing to disclose.
Questo studio è stato sostenuto in parte da sovvenzioni NIH (NIH / NINDS R01NS060774; NIH / NICHD / NCMRR HD050821 R24-08 in subappalto con Rehabilitation Institute of Chicago). L'autore ringrazia Craig Ditommaso, MD per la sua modifica e suggerimenti utili.
Name of Reagent/Material | Company | Catalogue Number | Comments |
Electrical stimulator | Digitimer | DS7A | http://www.digitimer.com |
Pneumotach system | Hans Rodolph Inc | Series 1110A | http://www.rudolphkc.com |