Therapy Interventions for Upper Limb Amputees Undergoing Selective Nerve Transfers

Agnes Sturma; Laura A. Hruby; Anna Boesendorfer; Clemens Gstoettner; Dario Farina; Oskar C. Aszmann

doi:10.3791/62896

JoVE Journal > Medicine

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

Medicine

Therapie-interventies voor geamputeerden van de bovenste ledematen die selectieve zenuwoverdrachten ondergaan

Published: October 29, 2021

doi:

10.3791/62896

Agnes Sturma^1,2, Laura A. Hruby^1,3, Anna Boesendorfer¹, Clemens Gstoettner¹, Dario Farina², Oskar C. Aszmann^1,4

¹Clinical Laboratory for Bionic Extremity Reconstruction,Medical University of Vienna, ²Bioengineering Department,Imperial College London, ³Department of Orthopaedics and Trauma Surgery,Medical University of Vienna, ⁴Department of Plastic and Reconstructive Surgery,Medical University of Vienna

Summary

Dit werk presenteert een protocol om de prothetische functie te verbeteren na selectieve zenuwoverdrachtschirurgie. Revalidatie-interventies omvatten patiëntinformatie en -selectie, ondersteuning van wondgenezing, corticale heractivering van sensorisch-motorische gebieden van de bovenste ledemaat, training van selectieve spieractivatie, prothetische behandeling in het dagelijks leven en regelmatige follow-upbeoordelingen.

Abstract

Targeted Muscle Reinnervation (TMR) verbetert de biologische controle-interface voor myo-elektrische prothesen na amputatie boven de elleboog. Selectieve activering van spiereenheden wordt mogelijk gemaakt door zenuwen chirurgisch om te leiden, wat een groot aantal onafhankelijke myo-elektrische controlesignalen oplevert. Deze interventie vereist echter een zorgvuldige selectie van de patiënt en specifieke revalidatietherapie. Hier wordt een revalidatieprotocol gepresenteerd voor geamputeerden van de bovenste ledematen op hoog niveau die TMR ondergaan, gebaseerd op een deskundige Delphi-studie. Interventies vóór de operatie omvatten gedetailleerde beoordeling van de patiënt en algemene maatregelen voor pijnbestrijding, spieruithoudingsvermogen en kracht, balans en bewegingsbereik van de resterende gewrichten. Na de operatie richten aanvullende therapeutische interventies zich op oedeemcontrole en littekenbehandeling en de selectieve activering van corticale gebieden die verantwoordelijk zijn voor de controle van de bovenste ledematen. Na succesvolle reïnnervatie van doelspieren wordt oppervlakte-elektromyografische (sEMG) biofeedback gebruikt om de activering van de nieuwe spiereenheden te trainen. Later kan een tafelprothese de eerste ervaring van prothetische controle bieden. Na het aanbrengen van de eigenlijke prothese, omvat de training repetitieve oefeningen zonder objecten, objectmanipulatie en ten slotte activiteiten van het dagelijks leven. Uiteindelijk maken regelmatige patiëntafspraken en functionele beoordelingen het mogelijk om de prothetische functie te volgen en vroege interventies mogelijk te maken als deze niet goed functioneren.

Introduction

Hoge amputaties van de bovenste ledemaat vormen een uitdaging voor prothetische vervanging¹. Afgezien van de ellebooggewrichtfunctie, moeten actieve prothetische systemen het openen / sluiten van de prothetische hand omvatten en idealiter ook pronatie / supinatie en / of polsextensie / flexie. De besturing van standaard myo-elektrische apparaten is echter meestal afhankelijk van de ingangssignalen van twee spieren slechts². Dit zijn traditioneel de biceps- en tricepsspieren na transhumerale amputaties en de latissimus dorsi en pectoralis major spieren na glenohumerale amputaties³. Om alle prothetische gewrichten te controleren, moeten geamputeerden schakelen tussen de actieve gewrichten (bijvoorbeeld door een co-contractie van de twee spieren te gebruiken)¹. Hoewel dit een stabiel controleparadigma biedt, volgt een aanzienlijke beperking met resulterende langzame en niet-intuïtieve controle, die geen gelijktijdige bewegingen van twee of meer prothetische gewrichten toestaat⁴. Dit beperkt de functionaliteit van de prothese en is een van de redenen voor hoge prothetische verlatingspercentages na amputaties boven de elleboog⁵.

Om beperkte en niet-intuïtieve controle voor dit soort prothetische fittingen te overwinnen, kunnen selectieve zenuwoverdrachten worden gebruikt. Deze aanpak, ook bekend als Targeted Muscle Reinnervation (TMR), bestaat uit het chirurgisch vaststellen van myo-controlesignalen door zenuwen die aanvankelijk de geamputeerde hand en arm dienden, om te leiden naar verschillende doelspieren in de resterende ledemaat ^6,7. Na succesvolle hernervatie wordt meer selectieve activering van de gerenerveerde spiereenheden mogelijk⁸. De resulterende elektromyografische (EMG) activiteit kan vervolgens worden gebruikt voor prothetische controle en kan maximaal zes besturingssignalen opleveren.

Hoewel er een brede consensus is dat TMR de prothetische functie aanzienlijk kan verbeteren⁹, vormen selectieve activering en passende controle van meerdere spieren in de stomp een uitdaging voor patiënten, vooral in de vroege postoperatieve periode. Deze verbeterde complexiteit van prothetische controle in combinatie met de verminderde multisensorische feedback na amputatie vereist een specifieke revalidatie om volledig te profiteren van de chirurgische ingreep. Hier wordt een stapsgewijze richtlijn voor de therapie-interventies gegeven op basis van recente aanbevelingen¹⁰. Een overzicht van de interventies en de geschatte tijd die ze in een ideale setting in beslag nemen, is te vinden in figuur 1.

Figuur 1: Overzicht van fasen binnen het revalidatieproces, inclusief de mijlpalen die het begin van een nieuwe fase markeren. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Protocol

Het protocol is ontwikkeld binnen een Europese Delphi studie10. De beoordeling van de aanvraag bij patiënten werd goedgekeurd door de lokale ethische commissie voor onderzoek van de Medische Universiteit van Wenen en uitgevoerd volgens de Verklaring van Helsinki. Als anders vermeld, moeten de hier beschreven stappen worden uitgevoerd door een ergotherapeut of een fysiotherapeut. 1. Preoperatieve ingrepen Zie de patiënt voor een multidisciplinair consult.OPMERKING: Het medische kernteam moet bestaan uit een chirurg, een ergotherapeut en / of fysiotherapeut, een prothesemaker en een psycholoog. Verzamel de voorgeschiedenis van de patiënt (reden en datum van amputatie, eerdere medische/therapeutische interventies na amputatie, comorbiditeiten, algemene medische geschiedenis, prothetische tevredenheid) en vraag naar verwachtingen voor prothetische revalidatie en eisen voor een prothetisch systeem in het dagelijks leven. Controleer op relevante in- en uitsluitingscriteria.Overweeg de patiënt voor TMR als ze aan de volgende criteria voldoen: amputatie boven de elleboog, goede algemene gezondheid, persoonlijk verlangen naar een goede prothetische functie, bereidheid om deel te nemen aan postoperatieve therapie gedurende maximaal 15 maanden. Sluit patiënten uit die onbehandelde psychologische comorbiditeiten hebben. Voer een lichamelijk onderzoek uit van de resterende ledemaat, met de nadruk op huid- en weke delenproblemen, neuromen, bewegingsbereik en mogelijke extra zenuwletsels.OPMERKING: Als chirurgische ingrepen voor de resterende ledemaat nodig zijn (bijv. Correcties van zacht weefsel), behandelt de chirurg deze tijdens TMR-chirurgie. Evalueer de algemene fitheid van de patiënt met betrekking tot de vraag of ze in staat zullen zijn om een myo-elektrische prothese te dragen na TMR (~ 3 kg) en bepaal verdere interventies die ze nodig kunnen hebben tijdens de revalidatie (zoals het versterken van de ledemaat, oefeningen voor uithoudingsvermogen of rompstabiliteit). Als de patiënt een prothese heeft, beoordeel dan de functie ervan, bij voorkeur met gestandaardiseerde beoordelingsinstrumenten. Evalueer het mentale welzijn van de patiënt en herken psychiatrische ziekten, zoals depressie of posttraumatische stressstoornis (psycholoog). Als uit de evaluatie blijkt dat behandeling nodig is, zorg er dan als team voor dat de patiënt deze ontvangt. Op basis van de behoeften van de patiënt, de geschiedenis van de patiënt en het onderzoek, bespreek de beschikbare prothetische opties met de patiënt. Zorg ervoor dat de patiënt begrijpt dat TMR een langdurige revalidatie inhoudt, waarbij actieve betrokkenheid nodig is. Bepaal of TMR de beste optie is voor de patiënt. Geef de patiënt voldoende tijd om verschillende opties te overwegen en/of deze te bespreken met vrienden en familie. Zie de patiënt opnieuw (hetzij in het volledige interdisciplinaire team of als revalidatieprofessional met de chirurg) om de procedure te plannen, tenzij de patiënt tijdens het eerste consult al voor TMR had gekozen. Als het medische team en de patiënt het erover eens zijn dat TMR moet worden uitgevoerd, zorg er dan voor dat de financiële vergoeding van het hele proces is gegarandeerd en dat revalidatie en prothetische aanpassing worden georganiseerd. Zie de patiënt voor therapiesessies vóór de operatie. Volgens de behoefte van de patiënt, omvatten oefeningen voor pijnbehandeling, uithoudingsvermogen, lichaamssymmetrie, rompstabiliteit, versterking van de ledemaat en houding en motorische beeldtaken.Train bovendien activiteiten met één hand en ondersteun de patiënt met hulpmiddelen, die nuttig kunnen zijn om de onafhankelijkheid in activiteiten van het dagelijks leven te ondersteunen.OPMERKING: Ten minste één pre-chirurgische therapiesessie wordt aanbevolen. Er kan meer nodig zijn om specifieke problemen aan te pakken. Als slechts een korte tijd voordat de operatie beschikbaar is, neem dan bepaalde interventies op in de postoperatieve therapie. Voer de TMR-operatie uit (chirurg)9. 2. Vroege postoperatieve ingrepen Mobiliseer de patiënt in de eerste dagen na de operatie en zorg ervoor dat deze zijn fysieke fitheid terugkrijgt. Herinner de patiënt er nogmaals aan dat reïnnervatie ~ 3-6 maanden kan duren.OPMERKING: Vroege postoperatieve ingrepen moeten één of twee keer per dag plaatsvinden terwijl de patiënt in het ziekenhuis wordt opgenomen. Als de patiënt de onderstaande interventies na de eerste uitleg zelf kan uitvoeren, is een therapiesessie eenmaal per maand voldoende en kan deze ook plaatsvinden als teletherapie in een online setting. Anders wordt aanbevolen om de patiënt twee keer per week gedurende 30-60 minuten te zien. Behandel mogelijke oedemen in het gebied van de operatie door te zwachtelen, op maat gemaakte voeringen te gebruiken, de resterende ledemaat te ondersteunen en / of lymfedrainage aan te bieden. Zorg ervoor dat de patiënt voldoende pijnmedicatie krijgt. Begin met littekenbehandeling (littekencrème aanbrengen en littekenmassage) wanneer de wonden volledig gesloten zijn. Verbeter het bewegingsbereik in het schoudergewricht voor transhumerale amputaties door passief de arm te bewegen en de patiënt te instrueren om actieve oefeningen uit te voeren met behulp van het volledige bewegingsbereik.OPMERKING: De patiënten wordt gevraagd om de littekencrème te gebruiken die voor hen beschikbaar is; niets specifieks wordt aanbevolen.Communiceer alle interventies met de chirurg en/of zie de patiënt minstens één keer met de chirurg. Als de patiënt vóór de operatie een prothetische aanpassing had, evalueer dan of deze opnieuw kan worden aangebracht. Laat indien nodig een prothesemaker de aansluiting vervangen of vervang de elektroden in een myo-elektrische fitting.OPMERKING: In sommige gevallen is het mogelijk dat een nieuwe montage van het stopcontact niet haalbaar is. Faciliteer het reïnnervatieproces op corticale niveau met methoden zoals spiegeltherapie11,12, ingebeelde bewegingen13 of lateralisatietraining14 (of volg de structuur van Graded Motor Imagery, waaronder deze interventies15) om de sensorisch-motorische cortexgebieden te activeren die verantwoordelijk zijn voor de bovenste ledemaat.OPMERKING: Dit stelt de patiënt in staat om gerenerveerde spieren efficiënter te activeren op een later moment in de therapie.Zet voor spiegeltherapie een spiegel voor de patiënt en vraag hem om de resterende ledemaat achter de spiegel te verbergen. Instrueer ze om verschillende bewegingen uit te voeren met de gezonde hand terwijl ze kijken naar de reflectie in de spiegel. Vraag de patiënt om zich verschillende bewegingen van de geamputeerde hand en arm voor te stellen terwijl hij zijn ogen gesloten houdt. Indien nuttig, zorg ervoor dat de patiënt dit kan doen in een rustige, ongestoorde omgeving. Voor lateralisatietraining presenteert u de patiënt kaarten met linker- of rechterhanden en armen. Vraag de patiënt om de kant te benoemen en de patiënt feedback te geven over zijn keuze.OPMERKING: Als de patiënt de voorkeur geeft aan nieuwe technologieën, laat de patiënt dan kennismaken met computerprogramma’s of apps die dezelfde functie bieden. Ga door met pre-chirurgische ingrepen, afhankelijk van de behoeften van de patiënt. 3. Signaaltraining Bestudeer het operatierapport om te begrijpen welke spierdelen opnieuw worden geïnnerveerd en welke zenuwen zijn overgedragen. Begrijp dat de overgedragen zenuw de beweging (en) bepaalt die de patiënt nodig heeft om te proberen de gerenerveerde spieren te activeren (bijvoorbeeld, elke spier geïnnerveerd door de ulnaire zenuw kan worden geactiveerd door handsluiting of polsflexie na succesvolle reïnnervatie).OPMERKING: Als er iets onduidelijk is, ontmoet dan de chirurg om de zenuwoverdrachten en het revalidatieplan te bespreken. Drie maanden na de operatie begint u met het testen op de eerste vrijwillige samentrekkingen van de gerenerveerde spieren. Als een activiteit kan worden gevonden, ga dan verder met de onderstaande stappen en probeer de patiënt te zien voor wekelijkse of tweewekelijkse therapiesessies totdat de oppervlakte EMG (sEMG) controle onder de knie is. Als er geen activiteit kan worden gevonden, ga dan verder met de vroege postoperatieve ingrepen en voer een paar weken later nog een test uit.Voor het evalueren van de vrijwillige spieractiviteit, zet een systeem op voor sEMG biofeedback.OPMERKING: Hier heeft een systeem dat tot zes EMG-signalen kan weergeven en een individuele versterking van elk kanaal mogelijk maakt, de voorkeur. Bereid de huid van de patiënt voor om de impedantie te verminderen door overmatig lichaamshaar, dode huidschilfers, olie of huidcrèmete verwijderen 16. Leg het doel van de beoordeling en de functionaliteit van het systeem uit aan de patiënt.OPMERKING: Plan therapiesessies gedurende 30 minuten of minder in dit stadium. Anders kunnen spieren gemakkelijk vermoeid raken en kan de patiënt de benodigde focus verliezen. Als korte sessies niet mogelijk zijn, meng dan verschillende therapie-interventies (EMG en houdingstraining) om vermoeidheid te voorkomen. Figuur 2 toont een standaardopstelling voor EMG-biofeedbacktraining. Figuur 2: Opstelling voor oppervlakte-EMG-biofeedback. De therapeut plaatst een elektrode op de huid van de patiënt waar het EMG-signaal wordt verwacht, terwijl hij de benodigde bewegingscue uitlegt (een vuist maken). De patiënt en therapeut kunnen de spieractiviteit (EMG) van de patiënt op het computerscherm zien en deze feedback gebruiken voor het vinden van de beste elektrodepositie en bewegingscue. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Instrueer de patiënt om hand- en armbewegingen uit te voeren afhankelijk van de oorspronkelijke functie van de zenuwen van de donor (bijv. Handsluiting als de nervus ulnaris werd gebruikt) en probeer de spier te palperen. Plaats een oppervlakte-EMG-elektrode op de huid boven de spier. Beschouw reinnervatie als succesvol als de signaalamplitude tijdens activering 2-3 keer hoger is dan tijdens ontspanning17. Als een dergelijke activering niet mogelijk is, instrueer dan andere bewegingen die verband houden met de zenuw van de donor (bijv. Flexie van de pols of pink, als de nervus ulnaris de donor is) en beweeg de elektrode iets boven de spier van de ontvanger. Herhaal de evaluatie voor vrijwillige activering met alle zenuwen op basis van de operatierapporten en noteer welke spieren kunnen worden geactiveerd en met welk motorisch commando. Vraag de patiënt om de motorische commando’s thuis te trainen. Train de selectieve activering van de gerenerveerde spieren.Gebruik EMG biofeedback om de activiteit van één spier weer te geven. Vraag de patiënt om na te denken over de eerder geëvalueerde bewegingspatronen en gebruik een sEMG-elektrode (zie Tabel met materialen) om de spiersignalen van de ontvanger op te pikken. Gebruik de aantekeningen uit de vorige evaluatie. Als het voor de patiënt gemakkelijker is, vraag hen dan om de gewenste bewegingen bilateraal uit te voeren. Zodra de patiënt de spier herhaaldelijk kan activeren, traint u ook spierontspanning.OPMERKING: Spierontspanning komt overeen met EMG-amplitudes dicht bij nul en is soms moeilijk te bereiken. Vraag de patiënt om de spier te activeren en herhaaldelijk volledig te ontspannen. Zorg ervoor dat er 5-10 s pauze is tussen de activeringen. Instrueer de patiënt om verschillende bewegingen uit te voeren en de elektrodeposities te variëren om de combinatie te vinden die leidt tot de hoogste amplitude (hotspot). Maak een foto van de beste positie of markeer deze op de huid. Als er al meer spieren kunnen worden geactiveerd, train dan de activering en ontspanning van elke spier afzonderlijk. Nadat een redelijke controle van de enkele spieren mogelijk is, toont u de activiteit van twee spieren. Begin met antagonistische spieren/bewegingen zoals het openen en sluiten van de hand. Instrueer de patiënt om de ene spier te activeren, terwijl de andere zo ontspannen mogelijk moet zijn. Probeer verschillende bewegingssignalen voor beide spieren als een dergelijke selectieve activering niet mogelijk is. Leg de patiënt uit dat selectiviteit wat training nodig heeft en maak voldoende tijd voor deze stap. Zodra de selectieve activering van twee spieren is bereikt, voegt u een derde spier toe en herhaalt u de vorige stappen. Voeg op dezelfde manier één spier tegelijk toe totdat de patiënt elke spier selectief kan activeren. Plan verschillende therapiesessies om dit te trainen.OPMERKING: Om directe gelijktijdige prothetische controle in een later stadium mogelijk te maken, heeft de patiënt de mogelijkheid nodig om elke spier herhaaldelijk te activeren met behoud van geen of zeer weinig activering van alle andere. Figuur 3 toont een schematische tekening van de uitstekende scheiding van zes verschillende signalen in een EMG-biofeedbacksysteem. Figuur 3: Schematische tekening van de EMG-signalen die via biofeedback worden weergegeven. Elk kanaal (met een andere kleur) wordt toegewezen aan een specifiek spierdeel en zal later verantwoordelijk zijn voor een bepaalde prothetische beweging. Een goede scheiding, zoals hier afgebeeld, zorgt ervoor dat de prothese alleen de beoogde bewegingen uitvoert. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Zodra de selectieve activering van alle signalen is vastgesteld, introduceert u een tafelprothese zoals weergegeven in figuur 4.OPMERKING: Sommige systemen maken het mogelijk om EMG-signalen weer te geven terwijl de prothese tegelijkertijd wordt bewogen. Deze systemen hebben de voorkeur voor training omdat ze nauwkeurigere feedback mogelijk maken. Figuur 4: Patiënt die een tafelprothese bestuurt met oppervlakte-elektroden gemonteerd op zijn resterende ledemaat. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Ten eerste, schakel slechts één prothetisch gewricht in, bijvoorbeeld de hand, en vraag de patiënt om het te controleren terwijl hij zorgvuldig naar de prothese kijkt. Als de prothetische hardware dit toelaat, leg de patiënt dan uit dat een lage EMG-amplitude overeenkomt met langzame beweging, terwijl snelle beweging wordt bereikt door een hoog signaal. Laat ze verschillende bewegingssnelheden testen. Verander het actieve prothetische gewricht (bijv. ellebooggewricht of pols) en laat de patiënt deze niveaus regelen met zijn EMG-signalen. Zodra een goede controle van de afzonderlijke niveaus mogelijk is, schakelt u alle prothetische gewrichten in en schakelt u gelijktijdige controle in. Instrueer de patiënten dat ongewenste prothetische bewegingen normaal zijn in dit beginstadium van prothetische controle.OPMERKING: Een lichte activering van hun spieren kan selectieve controle van enkele prothetische gewrichten ondersteunen. Wanneer dit onder de knie is, geeft u de patiënt een eerste indruk van het grijpen met een prothetisch apparaat (de tafelprothese) door voorwerpen (kleine ballen, buizen van flessen) dicht bij de open prothetische hand te houden en hen te vragen te sluiten. Als ze willen, laat de patiënt spelen met het grijpen en loslaten van voorwerpen die ze vasthouden met hun onaangetaste hand (voor unilaterale amputaties). Laat de patiënt weten dat het soms normaal is om voorwerpen niet vast te pakken of los te laten, maar zou moeten verbeteren met training. Zorg ervoor dat een gecertificeerde prothesemaker een testfitting levert met alle elektroden voor myo-elektrische besturing die correct in de socket zijn geplaatst.Om de juiste elektrodeplaatsing in de socket te ondersteunen, markeert u de EMG-hotspots op de huid van de patiënt en noteert u de prothetische bewegingen voor elke hotspot. Raadpleeg indien mogelijk de patiënt met de prothesemaker voor het gipsgieten en beantwoord eventuele vragen van de prothesemaker met betrekking tot de plaatsing van de elektrode. Wanneer de eerste (test-) socket klaar is, controleer dan samen met de prothesemaker de pasvorm. Vraag de patiënt om het te dragen en meld eventuele problemen met de fitting (zoals te veel druk op specifieke punten). Controleer de elektrodeposities door de elektroden in de socket aan te sluiten op een EMG-biofeedbacksysteem of een tafelprothese en de patiënt te vragen deze te bedienen. Als er onvoldoende controle over de tafelprothese mogelijk is bij het dragen van de socket, terwijl dit kan worden gedaan met elektroden die op de huid zijn gemonteerd, beoordeel dan de elektrodeposities in de socket opnieuw met de prothesemaker en verander deze (en / of de socket) indien nodig. 4. Prothetische training Zodra de (test-)aansluiting goed past en de patiënt een tafelprothese kan bedienen met de elektroden ingebed in de socket, vraagt u de prothesemaker om de volledige prothetische fitting in elkaar te zetten. Bekijk de patiënt met zijn nieuwe prothese samen met de prothesemaker en chirurg. Controleer de pasvorm van de prothese, bespreek met het team of de veranderingen nodig zijn en beantwoord eventuele vragen van de patiënt.Leg de basisfunctionaliteit van de prothese uit aan de patiënt, zoals vrijheidsgraden, hoe het schakelen tussen de actieve gewrichten werkt (indien nodig). Leg ook uit of de prothese waterdicht is en hoe deze moet worden schoongemaakt. Train het aan- en uittrekken van de prothese.OPMERKING: De duur en frequentie van prothetische training hangt af van de complexiteit van de prothetische aanpassing, de ervaring van de therapeut en het motorische leervermogen van de patiënt. Noodzakelijke veranderingen in de socket (bijvoorbeeld voor elektrodeposities) kunnen de training vertragen. In optimale omgevingen volgt de patiënt twee keer per week gedurende 30-60 minuten therapie in de eerste paar weken en heeft hij de mogelijkheid om de testfitting tussendoor te gebruiken voor thuistraining. Train prothetische bewegingen zonder externe objecten.Vraag de patiënt om eenvoudige bewegingen van de prothese uit te voeren, zoals het openen/sluiten van de hand. Verbind indien mogelijk de prothese via Bluetooth met de software om EMG-signalen weer te geven.OPMERKING: Als de prothese niet reageert op de motorische commando’s van de patiënt of onbedoelde bewegingen uitvoert, gebruik dan EMG-biofeedback om de reden hiervoor te achterhalen. Als het probleem hardwaregerelateerd is (socket-fit of elektrodeplaatsing), neem dan contact op met de prothesemaker om dit op te lossen. Probeer anders de software-instellingen aan te passen en/of de patiënt te instrueren om zijn motorische commando’s aan te passen (bijv. Lichte samentrekking). Ga verder met het trainen van enkele bewegingen van alle prothetische gewrichten zoals beschreven in stap 3. Als de prothese verschillende bewegingssnelheden toestaat, instrueer de patiënt dan om de bewegingssnelheid te variëren. Zorg ervoor dat de patiënt precies doet wat hij van plan is te doen. Om meer complexiteit toe te voegen, vraagt u de patiënt om de prothese in verschillende posities te besturen (staand, zittend of met verschillende schouderposities voor transhumerale geamputeerden) en tegelijkertijd meer vrijheidsgraden te combineren (bijvoorbeeld door de hand te sluiten die tegelijkertijd de elleboog buigt). Manipulatie van treinobjectenVoorzie de patiënt van verschillende voorwerpen zoals stressballen of houten blokken. Leg uit dat de manipulatie van objecten een extra laag complexiteit toevoegt.OPMERKING: Normaal gesproken moet de patiënt een tijdje trainen om volledige controle over de prothese te hebben tijdens het werken met externe objecten. Vraag de patiënt om zijn gezonde hand (voor unilaterale geamputeerden) te gebruiken om het voorwerp in de prothetische hand te plaatsen. Instrueer vervolgens om de prothetische hand te sluiten, de prothetische elleboog en / of het polsgewricht te bewegen en ten slotte het object los te laten. Als volgende stap plaats je de objecten op de tafel/plank/etc. Vraag de patiënt om ze met de prothetische hand op te pakken en ergens anders te plaatsen. Ten slotte kunnen taken die meer precisie vereisen, zoals het stapelen van houten blokken of het vastpakken van een bal die op een tafel rolt, worden getraind. Train activiteiten van het dagelijks levenVraag de patiënt welke veelvoorkomende activiteiten (zoals het dragen van een tas, de was doen, koken, aankleden, eten met bestek, een deur openen/sluiten, etc.) ze regelmatig doen in hun dagelijks leven. Prioriteer een paar van hen en train ze in therapie.OPMERKING: Bespreek dat de prothese niet kan worden gebruikt om te baden en te douchen. Stel voor het trainen van dagelijkse activiteiten voor om ze met de prothese uit te voeren op basis van de ervaring (bijvoorbeeld met sommige prothetische handen is het gemakkelijker om kleine voorwerpen op te pakken als de hand zich in een maximale pronaatpositie bevindt). Laat de patiënt de taken uitvoeren op basis van de verstrekte suggesties. Als ze andere ideeën hebben over hoe ze deze moeten uitvoeren, laat de patiënt dan hun aanpak proberen en moedig hem aan om veel strategieën te proberen en creatief te zijn.OPMERKING: Het is essentieel om patiënten uit te leggen dat prothesetraining tijd en geduld kost. Geef de patiënt feedback over de prestaties tijdens het voltooien van de taak. De feedback moet gebaseerd zijn op compenserende bewegingen (weinig tot geen heeft de voorkeur) en de tijd van de patiënt om de taak uit te voeren. Als u of de patiënt ontevreden is over hoe de taak kan worden voltooid, probeer dan verschillende strategieën. Vraag de patiënt welke verdere, meer specifieke activiteiten essentieel zijn in hun dagelijks leven (bijv. Sport, vrijetijdsbesteding, kinderopvang of specifieke taken die nodig zijn voor hun werk) en bespreek hoe ze de prothese binnen deze taken kunnen gebruiken.OPMERKING: Train indien mogelijk direct een paar van deze taken met de patiënt tijdens de therapiesessies (in de kliniek of in de thuisomgeving van de patiënt). Niet alle taken kunnen met een prothese worden uitgevoerd. In sommige gevallen zijn specifieke prothetische fittingen of hulpmiddelen nodig (bijvoorbeeld voor sommige sport- of speelinstrumenten). Hoewel er de afgelopen jaren aanzienlijke vooruitgang is geboekt, zijn prothetische apparaten nog steeds verre van gelijkwaardig aan mensenhanden in functie18. Vraag de patiënt om de prothese thuis te gebruiken en aantekeningen (of foto’s en video’s) te maken van taken die ze doen of waarvan ze het gevoel hebben dat ze het niet kunnen doen. Gebruik deze opmerkingen om verschillende strategieën voor prothetisch gebruik in de volgende therapiesessies te bespreken. Herhaal prothetische training binnen de therapiesessies en thuis totdat de therapeut en de patiënt begrijpen dat de prothese goed kan worden gebruikt in het dagelijks leven. Ontsla de patiënt uit de therapie. 5. Vervolgbeoordelingen Nodig de patiënt uit voor een multidisciplinair medisch consult op 3 maanden na ontslag uit de revalidatie.Vraag de patiënt hoe hij zijn prothese thuis en op het werk gebruikt en bespreek eventuele problemen. Als de patiënt problemen meldt, bespreek / zorg dan voor oplossingen voor hen. Beoordeel de prothetische functie van de patiënt met behulp van gestandaardiseerde tests (zoals de Southampton Hand Assessment Procedure (SHAP)19, de Action Research Arm Test (ARAT)20,21 of de Assessment of Capacity for Myoelectric Control (ACMC)22,23). Vraag de patiënt om gestandaardiseerde vragenlijsten in te vullen voor de kwaliteit van leven en het gebruik van de hand in het dagelijks leven (zoals Short Form 36 (SF-36)24 en Disabilities of Arm, Shoulder and Hand (DASH)25). Als de testresultaten een probleem laten zien, bespreek dit dan met de patiënt en bied oplossingen voor hun problemen (indien mogelijk). Nodig de patiënt na het eerste vervolgconsult om de 6 maanden uit voor een multidisciplinair consult en gestructureerde beoordelingen om een continue goede prothetische functie te garanderen.

Representative Results

Het beschreven revalidatieprotocol werd geïmplementeerd in een klinische setting aan de Medische Universiteit van Wenen en de haalbaarheid en resultaten ervan werden beoordeeld in een klinische studie, die onlangs werd gepubliceerd9. Zoals gemeld9, namen 30 patiënten deel aan de studie om de haalbaarheid van TMR-chirurgie en daaropvolgende revalidatie te evalueren. Figuur 5 laat zien dat van deze 30 patiënten er 11 TMR ondergingen als een pijnbehandeling in plaats van een middel om de functie te verbeteren via prothetische aanpassing. Van de overige 19 patiënten die oorspronkelijk op een prothetische fitting mikten, kozen er vijf ervoor om dit niet te doen vanwege de hoge kosten van de aanpassing (geschat tussen 75.000-150.000 €), onvoldoende tijd voor revalidatie of het hoge gewicht van de prothese. Bij één patiënt onthulde intra-operatieve verkenning een wereldwijde brachiale plexusbeschadiging, waardoor verdere zenuwoverdrachten onmogelijk werden. Deze patiënt bleef zijn door het lichaam aangedreven apparaat gebruiken. Van de overige 13 patiënten die prothetische revalidatie ondergingen, waren er 10 beschikbaar voor een vervolgbeoordeling. Figuur 5: Stroomdiagram met de patiënten die in de haalbaarheidsstudie zijn opgenomen. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken. De resultaten werden beoordeeld met behulp van de Southampton Hand Assessment Procedure (SHAP)19, de Action Research Arm Test (ARAT)20,21 en de Clothespin-Relocation Test (CPRT)6,26. Deze beoordelingen zijn veelgebruikte tests om de prothetische functie te evalueren. De evaluatie vond plaats ten minste 6 maanden na de definitieve prothetische aanpassing. Bovendien werden patiënten gevraagd naar hun prothetische draaggewoonten. Zoals beschreven door Salminger et al.9, toonde de beoordeling van de 10 patiënten na TMR-chirurgie een SHAP-score van 40,5 ± 8,1 (met een gezonde bovenste extremiteit met een score van ongeveer 100) en een ARAT-score van 20,4 ± 1,9 (waarbij 57 de maximale score is en 0 geen bovenste extremiteitsfunctie vertegenwoordigt) (tabel 1). In de CPRT konden patiënten de taken binnen 34,3 ± 14,4 s voltooien. Ze meldden dat ze hun prothese dagelijks droegen met een draagtijd variërend van 3-10 uur per dag. Resultaatbeoordeling Partituur Verwachte score voor gezonde bovenste extremiteit SHAP 40,5 ± 8,1 100 Arat 20,4 ± 1,9 57 Cprt 34,3 ± 14,4 s – Tabel 1: Prothetische functie van patiënten na TMR-chirurgie en revalidatie. In de SHAP en ARAT betekenen hogere scores een betere functie, wat ook wordt aangegeven door minder tijd die nodig is in de CPRT. Totaal beoordeelde patiënt: n = 10. Aangepast met toestemming van Referentie9.

Discussion

In de afgelopen jaren zijn selectieve zenuwtransfers in toenemende mate gebruikt om de prothetische functie te verbeteren²⁷. Ervaren clinici op dit gebied zijn gaan inzien dat revalidatie essentieel is om geamputeerden in staat te stellen een prothese te gebruiken na de chirurgische ingreep²⁷. Er is echter een gebrek aan gestructureerde therapieprogramma’s. Het huidige protocol was bedoeld om de ergo- en fysiotherapeuten de tools en structuur te bieden om de patiënten tijdens het lange TMR-proces te begeleiden. In tegenstelling tot eerdere suggesties voor therapie (ontwikkeld voor minder complexe zenuwtransfers)²⁸, is er een sterkere focus op pre-prothetische training en het gebruik van EMG-biofeedback om selectieve spiercontrole mogelijk te maken.

Zoals blijkt uit de haalbaarheidsstudie⁹, is het bespreken van de verwachtingen van de patiënt essentieel voor postoperatief succes. De inclusie van zeer gemotiveerde patiënten heeft zeker bijgedragen aan het bereiken van de beschreven uitstekende resultaten. Minder naleving van het beschreven protocol kan leiden tot een verminderde prothetische functie. Bovendien willen niet alle patiënten een prothetische fitting ontvangen (of kunnen ze het zich veroorloven om er een te krijgen). TMR kan echter nog steeds haalbaar zijn om neuroom of fantoompijn te verbeteren, omdat recente studies het potentieel van zenuwoverdrachten hebben aangetoond om deze aandoeningen te verlichten 29,30,31. Voor dergelijke gevallen is het revalidatieprogramma verkort. Toch hebben we ervaren dat regelmatige training van gecontroleerde activering van de gerenerveerde spieren en een prothese de pijnsituatie verder kan verbeteren³². Hier is gedeelde besluitvorming essentieel, omdat sommige patiënten een prothese kunnen dragen vanwege het potentieel om pijn op de lange termijn te verminderen³², terwijl anderen misschien niet geïnteresseerd zijn.

In onze ervaring is een gedetailleerde discussie met de patiënt essentieel om toekomstige naleving te evalueren. Afhankelijk van de hernervatietijd, het motorisch leervermogen en de beschikbaarheid van de patiënt, zal het revalidatieproces waarschijnlijk tussen de 9-15 maanden duren. Stel dat een patiënt niet streeft naar de verbetering van de functie van de bovenste ledematen of beter gebruik maakt van een ander apparaat (bijvoorbeeld door het lichaam aangedreven prothesen). In dat geval zou men de tijd (en mogelijk financiële) inzet niet de moeite waard vinden. Om middelen te besparen, raden we ten zeerste aan om alleen patiënten op te nemen die een sterke interesse in de procedure tonen en de operatie alleen voor functionele doeleinden uitvoeren wanneer de volledige revalidatieprocedure wordt verwacht. Ten slotte moeten de kosten voor de operatie, therapie en aanpassing op dat moment waarschijnlijk worden gedekt.

Het beschreven onderzoeksprotocol moet voor elk individu worden aangepast op basis van klinische redeneringen om aan hun specifieke behoeften te voldoen. Fysieke en psychologische comorbiditeiten moeten worden overwogen en adequate behandeling (bijv. Psychotherapie) moet worden aangeboden naast de hier beschreven interventies. Bij patiënten die TMR onmiddellijk na amputatie krijgen, kan een nadere screening op psychologische aandoeningen die overuren ontwikkelen nodig zijn. Verder is er voor deze groep patiënten geen wijziging in het protocol nodig. Ze kunnen zelfs sneller vooruitgang boeken in motorisch leren, omdat ze misschien nog steeds gewend zijn aan bimanuele activiteiten. Binnen dit protocol bepalen de zenuwoverdrachten die door de chirurg worden uitgevoerd, welke motorische commando’s moeten worden getraind en worden verwacht voor welke spierdelen. De keuze van het prothetische eindapparaat beïnvloedt de prothetische training. Voor multi-gearticuleerde prothesen moet het schakelen tussen verschillende grijpertypen en hoe ze te gebruiken, indien nodig, in de therapie worden opgenomen.

Voor patiënten die ver weg van het klinische centrum wonen of die niet regelmatig persoonlijke revalidatie kunnen bijwonen, zijn adopties in het revalidatieprotocol nodig. Ze omvatten een sterkere focus op thuistraining, de mogelijke betrokkenheid van een therapeut in de buurt van het huis van de patiënt en telerevalidatiesessies via online videogesprekken. Oplossingen voor telerevalidatie moeten een stabiele video- en audioverbinding bieden en tegelijkertijd voldoen aan alle vereisten voor gegevensbescherming. Bij deze patiënten moet een eerste bezoek aan het klinische centrum worden gepland op 6-9 maanden na de operatie voor signaaltraining. Het bezoek is meestal voor 1 week, met twee keer per dag therapiesessies. In de meeste gevallen kan op dit moment een goede signaalscheiding worden bereikt. Anders is een ander verblijf voor signaaltraining nodig en kan de patiënt een eenvoudig sEMG-biofeedbackapparaat krijgen voor thuistraining. Wanneer een goede signaalscheiding tot stand is gebracht, kan de prothesemaker een testaansluiting fabriceren en kunnen de signaalposities tijdens het verblijf worden gedefinieerd. Hierdoor kan de prothesemaker de uiteindelijke fitting maken wanneer de patiënt thuiskomt. De laatste prothese kan 1-2 maanden later in een tweede bezoek van 1 week worden aangebracht en er kan een prothetische training worden gestart. Geavanceerde prothetische training en verdere follow-upbezoeken kunnen plaatsvinden in een externe omgeving of tijdens een verder bezoek aan het centrum, afhankelijk van de behoeften van de patiënt.

Verder kunnen andere chirurgische ingrepen, zoals osseointegratie³³ om de mechanische interface voor de prothese te verbeteren, gecombineerd worden met TMR³⁴. Als dit het geval is, moeten specifieke interventies worden opgenomen (zoals de graduele gewichtdragende training na osseo-integratie³⁵). Bovendien, hoewel het beschreven protocol bedoeld is voor directe prothetische controlesystemen (waarbij één elektrode overeenkomt met één beweging), blijven de principes hetzelfde als een patroonherkenningscontrolesysteem is gepland. Het belangrijkste verschil in revalidatie is dat de selectieve activering van enkele spieren minder relevant wordt, terwijl bepaalde en herhaalbare activeringspatronen van verschillende spieren moeten worden getraind³⁶.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Deze studie heeft financiering ontvangen van de European Research Council (ERC) in het kader van het Horizon 2020 onderzoeks- en innovatieprogramma van de Europese Unie (subsidieovereenkomst nr. 810346). De auteurs danken Aron Cserveny voor het voorbereiden van de illustraties die in deze publicatie worden gebruikt.

Materials

Dynamic Arm Plus® system with a Variplus Speed prosthetic hand	Ottobock Healthcare, Duderstadt, Germany		This prosthetic system was used together with a computer (and Bluetooth connection) for sEMG Biofeedback. Later, it was used for table top prosthetic training and as the patient's prosthetic fitting.
ElbowSoft TMR	Ottobock Healthcare, Duderstadt, Germany		In combination with the Dynamic Arm Plus system and a standard computer (with Windows 7, 8 or 10), this software allows the visualisation of EMG signals as well as changing settings in the prosthetic system.
EMG electrodes	Ottobock Healthcare, Duderstadt, Germany	electrodes 13E202 = 50	The EMG electrodes used in this study were bipolar and included a ground and a 50 Hz filter. They were used with the Dynamic Arm Plus®.
Folding Mirror Therapy Box (Arm/Foot/Ankle)	Reflex Pain Management Therapy Store		This box was used for mirror therapy.

References

Vujaklija, I., Farina, D., Aszmann, O. C. New developments in prosthetic arm systems. Orthopedic Research and Reviews. 8, 31-39 (2016).
Zhou, P., et al. Decoding a new neural machine interface for control of artificial limbs. Journal of Neurophysiology. 98 (5), 2974-2982 (2007).
Sturma, A., Salminger, S., Aszmann, O. Proximale Amputationen des Armes: Technische, chirurgische und handtherapeutische Möglichkeiten. Zeitschrift für Handtherapie. 21 (1), 18-25 (2018).
Uellendahl, J. E. Upper extremity myoelectric prosthetics. Physical Medicine & Rehabilitation Clinics of North America. 11 (3), 639-652 (2000).
Biddiss, E., Chau, T. Upper-limb prosthetics: critical factors in device abandonment. American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation. 86 (12), 977-987 (2007).
Kuiken, T. A., Dumanian, G. A., Lipschutz, R. D., Miller, L. A., Stubblefield, K. A. The use of targeted muscle reinnervation for improved myoelectric prosthesis control in a bilateral shoulder disarticulation amputee. Prosthetics and Orthotics International. 28 (3), 245-253 (2004).
Aszmann, O. C., Dietl, H., Frey, M. Selective nerve transfers to improve the control of myoelectrical arm prostheses. Handchirurgie, Mikrochirurgie, plastische Chirurgie. 40 (1), 60-65 (2008).
Cheesborough, J. E., Smith, L. H., Kuiken, T. A., Dumanian, G. A. Targeted muscle reinnervation and advanced prosthetic arms. Seminars in Plastic Surgery. 29 (1), 62-72 (2015).
Salminger, S., et al. Outcomes, challenges and pitfalls after targeted muscle reinnervation in high level amputees. Is it worth the effort. Plastic and Reconstructive Surgery. 144 (6), 1037-1043 (2019).
Sturma, A., et al. Rehabilitation of high upper limb amputees after Targeted Muscle Reinnervation. Journal of Hand Therapy: Official Journal of the American Society of Hand Therapists. , (2020).
Ramachandran, V. S., Rogers-Ramachandran, D. Synaesthesia in phantom limbs induced with mirrors. Proceedings Biological Sciences. 263 (1369), 377-386 (1996).
Rothgangel, A. S., Braun, S. M., Beurskens, A. J., Seitz, R. J., Wade, D. T. The clinical aspects of mirror therapy in rehabilitation. International Journal of Rehabilitation Research. 34 (1), 1-13 (2011).
Dickstein, R., Deutsch, J. E. Motor imagery in physical therapist practice. Physical Therapy. 87 (7), 942-953 (2007).
Bowering, K. J., et al. The effects of graded motor imagery and its components on chronic pain: A systematic review and meta-analysis. The Journal of Pain. 14 (1), 3-13 (2013).
Moseley, G. L. . The graded motor imagery handbook. , (2012).
Merletti, R., Parker, P. . Electromyography: Physiology, engineering, and non-invasive applications. , (2004).
Sturma, A., Hruby, L. A., Prahm, C., Mayer, J. A., Aszmann, O. C. Rehabilitation of upper extremity nerve injuries using surface EMG biofeedback: Protocols for clinical application. Frontiers in Neuroscience. 12 (906), (2018).
Farina, D., Aszmann, O. Bionic limbs: clinical reality and academic promises. Science Translational Medicine. 6 (257), 212 (2014).
Kyberd, P., et al. Practice evaluation. Case studies to demonstrate the range of applications of the Southampton Hand Assessment Procedure. British Journal of Occupational Therapy. 72 (5), 212-218 (2009).
Lyle, R. C. A performance test for assessment of upper limb function in physical rehabilitation treatment and research. Internationale Journal of Rehabilitation Research. 4, 483-492 (1981).
Yozbatiran, N., Der-Yeghiaian, L., Cramer, S. C. A standardized approach to performing the action research arm test. Neurorehabil Neural Repair. 22 (1), 78-90 (2008).
Hermansson, L. M., Bernspang, B., Eliasson, A. C. Assessment of capacity for myoelectric control: a new Rasch-built measure of prosthetic hand control. Journal of rehabilitation medicine. 37 (3), 166-171 (2005).
Hermansson, L. M., Fisher, A. G., Bernspång, B., Eliasson, A. -. C. Intra- and inter-rater reliability of the assessment of capacity for myoelectric control. Journal of Rehabilitation Medicine. 38 (2), 118-123 (2006).
McHorney, C. A., Ware Jr, ., E, J., Raczek, A. E. The MOS 36-item short-form health survey (SF-36): II. Psychometric and clinical tests of validity in measuring physical and mental health constructs. Medical Care. 31, 247-263 (1993).
Gummesson, C., Atroshi, I., Ekdahl, C. The disabilities of the arm, shoulder and hand (DASH) outcome questionnaire: longitudinal construct validity and measuring self-rated health change after surgery. BMC Musculoskeletal Disorders. 4 (1), 11 (2003).
Stubblefield, K. A. Occupational therapy outcomes with targeted hyper-reinnervation nerve transfer surgery: Two case studies. MEC ’05 Intergrating Prosthetics and Medicine, Proceedings of the 2005 MyoElectric Controls/Powered Prosthetics. , (2005).
Geary, M., Gaston, R. G., Loeffler, B. Surgical and technological advances in the management of upper limb amputees. The Bone & Joint Journal. 103 (3), 430-439 (2021).
Stubblefield, K. A., Miller, L. A., Lipschutz, R. D., Kuiken, T. A. Occupational therapy protocol for amputees with targeted muscle reinnervation. Journal of Rehabilitation Research & Development. 46 (4), 481-488 (2009).
Dumanian, G. A., et al. Targeted muscle reinnervation treats neuroma and phantom pain in major limb amputees: A randomized clinical trial. Annals of Surgery. 270 (2), 238-246 (2018).
Pet, M. A., Ko, J. H., Friedly, J. L., Mourad, P. D., Smith, D. G. Does targeted nerve implantation reduce neuroma pain in amputees. Clinical Orthopaedics and Related Research. 472 (10), 2991-3001 (2014).
Souza, J. M., et al. Targeted muscle reinnervation: a novel approach to postamputation neuroma pain. Clinical Orthopaedics and Related Research. 472 (10), 2984-2990 (2014).
Sturma, A., Hruby, L. A., Vujaklija, I., Østlie, K., Farina, D., Aszmann, O. C., Farina, D. Treatment strategies for phantom limb pain. Bionic Limb Reconstruction. , 113-124 (2021).
Li, Y., Branemark, R. Osseointegrated prostheses for rehabilitation following amputation : The pioneering Swedish model. Der Unfallchirurg. 120 (4), 285-292 (2017).
Vincitorio, F., et al. Targeted muscle reinnervation and osseointegration for pain relief and prosthetic arm control in a woman with bilateral proximal upper limb amputation. World Neurosurgery. 143, 365-373 (2020).
Jonsson, S., Caine-Winterberger, K., Branemark, R. Osseointegration amputation prostheses on the upper limbs: methods, prosthetics and rehabilitation. Prosthetics and Orthotics International. 35 (2), 190-200 (2011).
Stubblefield, K., Kuiken, T., Kuiken, T., Schultz-Feuser, A., Barlow, A. Occupational therapy for the targeted muscle reinnervation patient. Targeted Muscle Reinnervation. , 99-119 (2014).

Play Video

PDF

DOI

DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite This Article

Sturma, A., Hruby, L. A., Boesendorfer, A., Gstoettner, C., Farina, D., Aszmann, O. C. Therapy Interventions for Upper Limb Amputees Undergoing Selective Nerve Transfers. J. Vis. Exp. (176), e62896, doi:10.3791/62896 (2021).

Automatically Generated