Summary

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

Published: September 23, 2018
doi:

Summary

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

Abstract

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

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

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

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

Introduction

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

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

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

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

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

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

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

Protocol

פרוטוקול זה עוקב אחר הקווים המנחים של ועדת האתיקה האנושית המחקר של המוסד שלנו. 1. tDCS התוויות ושיקולים מיוחדיםהערה: tDCS היא טכניקה בטוחה שולח זרם קבוע ונמוך באמצעות האלקטרודות, גרימת שינויים בדעתנית עצביים של האזור מקבל גירוי. לפני התקנת מכשיר, לאשר כי החו…

Representative Results

גירוי מוחי לא פולשנית עם tDCS הפיקה לאחרונה עניין עקב השפעותיו neuroplastic פוטנציאליים, ציוד זולים יחסית, קלות שימוש, תופעות לוואי מספר22. מחקרים הראו את neuromodulation באמצעות tDCS יש פוטנציאל לווסת דעתנית קורטיקלית, פלסטיות, ובכך לקדם שיפורים בביצועי המנוע דרך פלסטיות סינ…

Discussion

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

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

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

Materials

tDCS device Soterix Medical Soterix Medical 1×1
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

Riferimenti

  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).

Play Video

Citazione di questo articolo
Pai, M. Y. B., 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).

View Video