Ademhaling-gecontroleerde elektrische stimulatie (BreEStim) voor beheer van neuropathische pijn en spasticiteit

Elektrische stimulatie (Estim) verwijst naar de toepassing van elektrische stroom aan spieren en zenuwen om functionele en therapeutische doelen. Het is veelvuldig gebruikt in diverse klinische settings, bijvoorbeeld, transcutane elektrische zenuwstimulatie (TENS) voor pijnbestrijding ^1, peroneus stimulatie voor klapvoet ^2, neuromusculaire elektrostimulatie (NMES) voor activering en versterking van verlamde of verslapte spieren ^3. Bij NMES wordt gebruikt om een functionele taak te volbrengen, spreekt men functionele elektrische stimulatie (FES) ^4. Electromyogram (EMG)-triggered neuromusculaire stimulatie is gebruikt om de doeltreffendheid van elektrische stimulatie verhogen in motorisch herstel ^5-14 en spasticiteit verminderen na een beroerte ^{7, 15.} In dit artikel een nieuwe Estim protocol – wordt Ademhaling-gecontroleerde elektrische stimulatie (BreEStim), geïntroduceerd, volgens recent onderzoek de bevindingen op de systemic effect van vrijwillige ademhaling ^{16, 17.}

Transcutane elektrische zenuwstimulatie (TENS) is een niet-farmacologische modaliteit voor pijnbestrijding ^1. TENS is niet-invasieve, goedkoop, veilig en gemakkelijk tot ¹⁸ gebruiken. TENS wordt meestal toegepast op verschillende frequenties, intensiteit, en pulsduren van stimuli voor een voorgeschreven behandeling tijd. TENS is toegepast op diverse pijnaandoeningen, waaronder neuropathische pijn. De klinische effectiviteit van TENS is controversieel, met name in het dwarslaesie (SCI) en amputatie (zie Beoordelingen ^{1, 19, 20).} De mogelijke mechanismen zijn de gate controletheorie ²¹ en de afgifte van endogene opioïden ^{22, 23.} Acupunctuur van de Traditionele Chinese Geneeskunde is een andere niet-farmacologische modaliteit voor pijnbestrijding. Het is algemeen geaccepteerd in de westerse geneeskunde ^24. In moderne acupunctuur is de traditionele Acupunctuurnaalden vervangen door een vlak electrode (of gelijkwaardig). Een gespecialiseerde elektrode plaats ten opzichte van traditionele acupunctuurpunten en een elektrische stimulatie wordt geleverd. Deze wijziging is genoemd elektro ^{25, 26.} Naald acupunctuur en elektro beide effectief zijn analgesie via de afgifte van endogene opioïden ^{27, 28.} Het effect van elektro is meestal betrouwbaar, maar het effect is afhankelijk van de intensiteit en frequentie van de geleverde elektrische stimulatie. Frequentie van elektrische stimulatie genereren verschillende endogene opioïden en het analgetische effect naloxon-reversibele ^{26, 27.} Recent is gevonden dat herhaalde pijnprikkels (valschuwheid) tot aanzienlijke verzwakking pijn. De geïnduceerde pijn verzwakking is niet naloxon-reversibele ^29. Het integreren van deze pijn coping-mechanismen (acupunctuur, elektrische stimulatie, valschuwheid) in een mogelijke nieuwe interventie zou kunnen verbeteren de klinische werkzaamheid.

Human ademhaling is een zeer unieke motor act. Hetkan een reflex worden gecontroleerd (automatisch ademhaling), bijvoorbeeld tijdens de slaap, en ook vrijwillig als dat nodig is (vrijwillige ademhaling), bijvoorbeeld, zang, spraak, etc. Tijdens vrijwillige ademhaling, mensen moeten autonome controle van de ademhaling vrijwillig te onderdrukken door middel van vrijwillige corticale activatie ( de "corticale ademhalingscentrum") ^{38, 39.} Brain imaging studies ^{40 tot 51} hebben aangetoond uitgebreide luchtweg gerelateerde betrokkenheid van corticale gebieden bilateraal, met inbegrip van de primaire motorische cortex (M1), de premotorische cortex, het supplementaire motorische gebied, de primaire en secundaire somatosensorische cortex, de insula, de anterior cingulate cortex en amygdala en de dorsolaterale prefrontale cortex. De insula is bekend sterke banden te centra hersenstam en is betrokken bij pijnverwerking ^52. Tijdens autonome ademhaling, inspiratie is actief tijdens expiratie is passief, met name een beroep op terugslag kracht van de borstwand. Ook wilskrachtigeinspiratie activeert meer luchtweg gerelateerde corticale en subcorticale gebieden in vergelijking met wilskrachtige vervaldatum ^46. Deze corticale en subcorticale gebieden geactiveerd tijdens vrijwillige ademhaling zijn ook betrokken in verschillende functies ^53, zoals spierspanning, pijn, houding, stemming, spraak, etc. Daarom is het niet onredelijk om interacties te associëren met ademhalen met modulatie van andere functies.

Onlangs hebben we ontdekt dat er bestaan ​​interacties tussen respiratoire en motorische systemen tijdens vrijwillige ademhaling. Bijzonder is er een vinger extension-inspiratie koppeling ^{16, 54-56.} Wanneer elektrische stimulatie wordt aan de vingerextensoren tijdens de inademfase van vrijwillige ademhaling, een langdurig effect van vermindering vinger flexiespasticiteit (spierspanning) in chronische stroke patiënt waargenomen ^16. In een andere studie ^17, schieten fantoompijn bij een patiënt met een above-the-knee amputatie verdween na de BreEStim behandeling, maar opnieuw verscheen ²⁸ dagen later na het ontvangen van een aanhoudende elektrische stimulatie ongeluk. Deze case studie biedt een unieke gelegenheid om te begrijpen dat de affectieve component van schadelijke stimuli van neuropathische pijn (schieten fantoompijn) is gewijzigd door de BreEStim behandeling, dan maar opnieuw getriggerd door een toevallige stimulatie. Deze waarnemingen van toon en pijnvermindering hebben aangetoond dat vrijwillige ademhaling, inspiratie in het bijzonder, kan worden geïntegreerd in een elektrische stimulatie paradigma om de effectiviteit te verbeteren in neuropathische pijn management en post-stroke spasticiteit management.

Case Presentaties

Case 1: Post-stroke Spasticiteit management

De patiënt was een 69 jaar oud man die had recht hemiplegie secundair aan een beroerte 22 maanden geleden. Hij was medisch stabiel en was ontslagen uit poliklinische fysieke en bedrijfspensioenvoorzieningdrijfspensioenen therapieprogramma's. No brain imaging resultaten waren ten tijde van experimenten. Hij had zwakte op zijn rechter kant, maar was in staat om zelfstandig te lopen zonder een hulpmiddel. Hij had resterende vrijwillige vinger flexie en extensie, maar met beperkte actieve bereik van de beweging aan zijn rechterhand metacarpofalangeale (MCP) gewrichten, van 90 ° tot 70 ° van de MCP flexie, dat wil zeggen, niet in staat om zijn hand en vingers voldoende open voor functioneel gebruik. Spiertonus van zijn recht vinger flexoren werd matig gestegen. Gewijzigd Ashworth Scale (MAS) was 1 +. Gevoel van zijn rechterhand en vingers, was echter intact voor lichte aanraking. Hij ontving ongeveer een 30-min BreEStim om de vinger extensoren. Zijn vinger flexiespasticiteit gedaald tot minimum (MAS = 0) en vrijwillige vingerextensie werd bijna normaal direct na de behandeling. Deze patiënt weer zijn hand functie. Hij meldde dat hij vlees gesneden met een mes en knoop shirts met behulp van zijn gestoorde hand. More opvallend, het herstel ten minste 8 weken behouden tijdens de follow-up bezoeken (figuur 1).

Geval 2: neuropathische pijn management

De patiënt was een 40 jaar oud man die leed aan een dwarslaesie 4,5 jaar geleden in een auto-ongeluk, wat resulteert in T8 ASIA Een dwarslaesie. De patiënt klaagde over neuropathische pijn op de schade-niveau, terwijl hij had geen andere actieve medische kwesties. Hij was stabiel pijn regime gedurende 2 weken voorafgaand aan de behandeling. Hij ontving estim (een sessie per dag gedurende vijf opeenvolgende dagen) eerste, wachtte 1 week als een wash-out, en ontving toen BreEStim met dezelfde dosis (een sessie per dag gedurende 5 opeenvolgende dagen). Elke behandeling sessie bestond uit 120 stimuli (Estim of BreEStim). Oppervlakte-elektroden werden op acupunten (Neiguan en Weiguan) van de rechter onderarm. Gewijzigd Visueel Analoge Schaal (mVAS) werd gebruikt om het effect van elke interventie (Estim en BreEStim) te vergelijken. Zoals shown in figuur 2 BreEStim had een groter effect dan pijnvermindering Estim, behalve Dag 2 tijdens BreEStim wanneer de patiënt een urineweginfectie (UTI) die met succes werd behandeld met antibiotica. De intensiteit van elektrische stimulatie was vergelijkbaar Estim en BreEStim (figuur 2). Hij verdragen beide interventies goed (maximale output intensiteit van de stimulator werd gebruikt), ook tijdens de UTI. Gedurende de gehele experimentele periode (4 weken), het onderwerp gehandhaafd dezelfde dosis en pijnstillers. Zowel BreEStim en Estim behandelingen werden uitgevoerd op hetzelfde moment van de dag (11 uur tussen de middag) kunnen zodat veranderingen in de pijn tot eventueel worden toegeschreven aan stimulatie-effecten en niet diurnale variatie.