Diese Arbeit präsentiert ein Protokoll zur Verbesserung der prothetischen Funktion nach einer selektiven Nerventransferoperation. Rehabilitationsmaßnahmen umfassen Patienteninformation und -auswahl, Unterstützung der Wundheilung, kortikale Reaktivierung von sensomotorischen Bereichen der oberen Extremität, Training der selektiven Muskelaktivierung, prothetische Handhabung im täglichen Leben und regelmäßige Nachuntersuchungen.
Die gezielte Muskelreinnervation (TMR) verbessert die biologische Kontrollschnittstelle für myoelektrische Prothesen nach einer Amputation über dem Ellenbogen. Die selektive Aktivierung von Muskeleinheiten wird durch die chirurgische Umleitung von Nerven ermöglicht, was zu einer hohen Anzahl unabhängiger myoelektrischer Kontrollsignale führt. Diese Intervention erfordert jedoch eine sorgfältige Patientenauswahl und eine spezifische Rehabilitationstherapie. Hier wird ein Rehabilitationsprotokoll für Amputierte der oberen Extremitäten vorgestellt, die sich einer TMR unterziehen, basierend auf einer Expertenstudie von Delphi. Eingriffe vor der Operation umfassen eine detaillierte Patientenbeurteilung und allgemeine Maßnahmen zur Schmerzkontrolle, Muskelausdauer und -kraft, Balance und Bewegungsfreiheit der verbleibenden Gelenke. Nach der Operation konzentrieren sich zusätzliche therapeutische Interventionen auf die Kontrolle von Ödemen und Narben sowie auf die selektive Aktivierung von kortikalen Bereichen, die für die Kontrolle der oberen Extremitäten verantwortlich sind. Nach erfolgreicher Reinnervation der Zielmuskulatur wird das oberflächenelektromyographische (sEMG) Biofeedback verwendet, um die Aktivierung der neuartigen Muskeleinheiten zu trainieren. Später kann eine Tischprobe die erste Erfahrung der prothetischen Kontrolle liefern. Nach dem Einsetzen der eigentlichen Prothese umfasst das Training sich wiederholende Übungen ohne Objekte, Objektmanipulation und schließlich Aktivitäten des täglichen Lebens. Letztendlich ermöglichen regelmäßige Patiententermine und Funktionsbeurteilungen die Verfolgung der prothetischen Funktion und ermöglichen frühzeitige Eingriffe bei Fehlfunktionen.
Hohe Amputationen der oberen Extremität stellen eine Herausforderung für den prothetischen Ersatzdar 1. Neben der Funktion des Ellenbogengelenks sollten aktive prothetische Systeme das Öffnen / Schließen der Handprothese und idealerweise auch die Pronation / Supination und / oder die Verlängerung / Beugung des Handgelenks umfassen. Die Steuerung von Standard-myoelektrischen Geräten hängt jedoch in der Regel von den Eingangssignalen von zwei Muskeln nur2 ab. Dies sind traditionell die Bizeps- und Trizepsmuskulatur nach transhumeralen Amputationen und die Musculus latissimus dorsi und pectoralis major nach glenohumeralen Amputationen3. Um alle prothetischen Gelenke zu kontrollieren, müssen Amputierte zwischen den aktiven Gelenken wechseln (z. B. durch eine Co-Kontraktion der beiden Muskeln)1. Während dies ein stabiles Kontrollparadigma bietet, folgt eine signifikante Einschränkung mit der daraus resultierenden langsamen und unintuitiven Kontrolle, die keine gleichzeitigen Bewegungen von zwei oder mehr Prothesengelenken zulässt4. Dies schränkt die Funktionalität der Prothese ein und ist einer der Gründe für hohe prothetische Abbruchraten nach Amputationen über dem Ellenbogen5.
Um die begrenzte und nicht intuitive Kontrolle für diese Art von prothetischen Anpassungen zu überwinden, können selektive Nerventransfers verwendet werden. Dieser Ansatz, der auch als Targeted Muscle Reinnervation (TMR) bekannt ist, besteht darin, myo-Kontrollsignale chirurgisch zu etablieren, indem Nerven, die zunächst die amputierte Hand und den amputierten Arm bedienten, an verschiedene Zielmuskeln innerhalb der verbleibenden Extremitätweitergeleitet werden 6,7. Nach erfolgreicher Reinnervation wird eine selektivere Aktivierung der reinnervierten Muskeleinheiten möglich8. Die resultierende elektromyographische (EMG) Aktivität kann dann für die prothetische Kontrolle genutzt werden und kann bis zu sechs Steuersignale liefern.
Während es eine breite Übereinstimmung darüber gibt, dass TMR die prothetische Funktion signifikant verbessern kann9, stellen die selektive Aktivierung und angemessene Kontrolle mehrerer Muskeln im Stumpf eine Herausforderung für die Patienten dar, insbesondere in der frühen postoperativen Phase. Diese erhöhte Komplexität der prothetischen Kontrolle, gepaart mit dem reduzierten multisensorischen Feedback nach der Amputation, erfordert eine spezifische Rehabilitation, um den chirurgischen Eingriff voll auszuschöpfen. Hier wird eine Schritt-für-Schritt-Anleitung für die Therapieinterventionen auf Basis der jüngsten Empfehlungen10 gegeben. Eine Übersicht über die Interventionen und die geschätzte Zeit, die sie in einem idealen Umfeld benötigen, finden Sie in Abbildung 1.
Abbildung 1: Übersicht über die Phasen des Rehabilitationsprozesses, einschließlich der Meilensteine, die den Beginn einer neuen Phase markieren. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
In den letzten Jahren wurden selektive Nerventransfers zunehmend zur Verbesserung der prothetischen Funktioneingesetzt 27. Erfahrene Kliniker auf diesem Gebiet haben zu schätzen gelernt, dass eine Rehabilitation unerlässlich ist, damit Amputierte nach dem chirurgischen Eingriff eine Prothese geschickt verwendenkönnen 27. Es fehlt jedoch an strukturierten Therapieprogrammen. Das aktuelle Protokoll zielte darauf ab, den Ergo- und Physiotherapeuten die Werkzeuge und die Struktur zur Verfügung zu stellen, um die Patienten durch den langen TMR-Prozess zu führen. Im Gegensatz zu früheren Therapievorschlägen (entwickelt für weniger komplexe Nerventransfers)28 liegt ein stärkerer Fokus auf dem präprothetischen Training und dem Einsatz von EMG-Biofeedback, um eine selektive Muskelkontrolle zu ermöglichen.
Wie in der Machbarkeitsstudie9 gezeigt, ist die Erörterung der Erwartungen des Patienten für den postoperativen Erfolg unerlässlich. Die Einbeziehung hochmotivierter Patienten hat sicherlich dazu beigetragen, die beschriebenen hervorragenden Ergebnisse zu erzielen. Eine geringere Einhaltung des beschriebenen Protokolls kann zu einer verminderten prothetischen Funktion führen. Darüber hinaus wünschen sich nicht alle Patienten eine prothetische Anpassung (oder können es sich leisten, eine zu bekommen). TMR kann jedoch immer noch möglich sein, um Neurom- oder Phantomgliedmaßenschmerzen zu verbessern, da neuere Studien das Potenzial von Nerventransfers zur Linderung dieser Zustände gezeigt haben 29,30,31. Für solche Fälle ist das Rehabilitationsprogramm verkürzt. Dennoch haben wir die Erfahrung gemacht, dass regelmäßiges Training der kontrollierten Aktivierung der reinnervierten Muskulatur und einer Prothese die Schmerzsituation weiter verbessernkann 32. Hier ist eine gemeinsame Entscheidungsfindung unerlässlich, da einige Patienten eine Prothese wegen ihres Potenzials, Schmerzen langfristig zu lindern, tragenkönnen 32, während andere möglicherweise nicht interessiert sind.
Nach unserer Erfahrung ist ein ausführliches Gespräch mit dem Patienten unerlässlich, um die zukünftige Compliance zu bewerten. Abhängig von der Reinnervationszeit, der motorischen Lernfähigkeit und der Verfügbarkeit des Patienten dauert der Rehabilitationsprozess wahrscheinlich zwischen 9 und 15 Monaten. Angenommen, ein Patient strebt nicht nach einer Verbesserung der Funktion der oberen Extremitäten oder nutzt möglicherweise ein anderes Gerät (z. B. körperbetriebene Prothesen) besser. In diesem Fall könnte man das zeitliche (und möglicherweise finanzielle) Engagement nicht für lohnenswert halten. Um Ressourcen zu sparen, empfehlen wir dringend, nur Patienten einzubeziehen, die ein starkes Interesse an dem Verfahren bekunden und die Operation nur zu funktionellen Zwecken durchführen, wenn das vollständige Rehabilitationsverfahren erwartet wird. Schließlich sollten die Kosten für die Operation, Therapie und Anpassung wahrscheinlich zu diesem Zeitpunkt gedeckt werden.
Das beschriebene Studienprotokoll muss für jeden Einzelnen auf der Grundlage des klinischen Denkens angepasst werden, um seine spezifischen Bedürfnisse zu erfüllen. Physische und psychische Komorbiditäten müssen berücksichtigt und zusätzlich zu den hier beschriebenen Interventionen eine adäquate Behandlung (z.B. Psychotherapie) angeboten werden. Bei Patienten, die unmittelbar nach der Amputation TMR erhalten, kann ein genaueres Screening auf psychische Erkrankungen, die sich im Laufe der Zeit entwickeln, erforderlich sein. Abgesehen davon ist für diese Patientengruppe keine Änderung des Protokolls erforderlich. Sie könnten sogar schneller im motorischen Lernen voranschreiten, da sie immer noch an bimanuelle Aktivitäten gewöhnt sein könnten. Innerhalb dieses Protokolls definieren die vom Chirurgen durchgeführten Nerventransfers, welche motorischen Befehle trainiert werden müssen und für welche Muskelteile erwartet werden. Die Wahl des prothetischen Endgerätes beeinflusst das prothetische Training. Bei mehrgelenkigen Prothesen muss gegebenenfalls der Wechsel zwischen verschiedenen Greifertypen und deren Anwendung in die Therapie einbezogen werden.
Für Patienten, die weit weg vom klinischen Zentrum leben oder nicht regelmäßig an einer persönlichen Rehabilitation teilnehmen können, sind Adoptionen im Rehabilitationsprotokoll erforderlich. Dazu gehören ein stärkerer Fokus auf Heimtraining, die mögliche Beteiligung eines Therapeuten in der Nähe des Hauses des Patienten und Telerehabilitationssitzungen über Online-Videoanrufe. Lösungen für die Telerehabilitation müssen eine stabile Video- und Audioverbindung bieten und gleichzeitig alle Datenschutzanforderungen erfüllen. Bei diesen Patienten sollte ein erster Besuch im klinischen Zentrum 6-9 Monate nach der Operation für das Signaltraining geplant werden. Der Besuch ist in der Regel für 1 Woche, mit Therapiesitzungen zweimal täglich. In den meisten Fällen kann zu diesem Zeitpunkt eine gute Signaltrennung erreicht werden. Andernfalls ist ein weiterer Aufenthalt für das Signaltraining erforderlich, und der Patient erhält möglicherweise ein einfaches sEMG-Biofeedback-Gerät für das Heimtraining. Wenn eine gute Signaltrennung hergestellt ist, kann der Prothetiker eine Testbuchse herstellen, und die Signalpositionen können während des Aufenthalts definiert werden. Dies ermöglicht es dem Prothetiker, die endgültige Anpassung zu erstellen, wenn der Patient nach Hause zurückkehrt. Die Abschlussprothese kann in einem zweiten 1-wöchigen Besuch 1-2 Monate später angepasst werden, und eine prothetische Ausbildung kann eingeleitet werden. Fortgeschrittene prothetische Schulungen und weitere Nachuntersuchungen können je nach Bedarf des Patienten entweder in einer entfernten Umgebung oder während eines weiteren Besuchs im Zentrum stattfinden.
Darüber hinaus können andere chirurgische Eingriffe, wie die Osseointegration33 zur Verbesserung der mechanischen Schnittstelle für die Prothese, mit TMR34 kombiniert werden. Ist dies der Fall, müssen spezifische Interventionen einbezogen werden (z.B. das abgestufte belastende Training nach der Osseointegration35). Während das beschriebene Protokoll für direkte prothetische Steuerungssysteme gedacht ist (bei denen eine Elektrode einer Bewegung entspricht), bleiben seine Prinzipien gleich, wenn ein Mustererkennungssteuerungssystem geplant ist. Der Hauptunterschied in der Rehabilitation besteht darin, dass die selektive Aktivierung einzelner Muskeln weniger relevant wird, während bestimmte und wiederholbare Aktivierungsmuster mehrerer Muskeln trainiert werdenmüssen 36.
The authors have nothing to disclose.
Diese Studie wurde vom Europäischen Forschungsrat (ERC) im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 der Europäischen Union (Finanzhilfevereinbarung Nr. 810346) gefördert. Die Autoren danken Aron Cserveny für die Vorbereitung der in dieser Publikation verwendeten Illustrationen.
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. |