В данной работе представлен протокол для усиления протезной функции после селективной операции по переносу нервов. Реабилитационные вмешательства включают в себя информирование и отбор пациента, поддержку заживления ран, кортикальную реактивацию сенсорно-моторных областей верхней конечности, тренировку селективной активации мышц, протезирование в повседневной жизни и регулярные последующие оценки.
Таргетная реиннервация мышц (TMR) улучшает интерфейс биологического контроля для миоэлектрических протезов после ампутации выше локтевого сустава. Селективная активация мышечных единиц становится возможной благодаря хирургическому изменению маршрутизации нервов, что дает большое количество независимых миоэлектрических управляющих сигналов. Однако данное вмешательство требует тщательного подбора пациента и специфической реабилитационной терапии. Здесь представлен протокол реабилитации для пациентов с ампутированными конечностями высокого уровня, проходящих ПМР, основанный на экспертном исследовании Delphi. Вмешательства перед операцией включают в себя подробную оценку пациента и общие меры по контролю боли, мышечной выносливости и силы, равновесия и диапазона движения оставшихся суставов. После операции дополнительные терапевтические вмешательства сосредоточены на контроле отеков и лечении рубцов и селективной активации корковых областей, ответственных за контроль верхних конечностей. После успешной реиннервации мышц-мишеней поверхностная электромиографическая (sEMG) биологическая обратная связь используется для тренировки активации новых мышечных единиц. Позже настольный протез может обеспечить первый опыт протезного контроля. После установки фактического протеза обучение включает в себя повторяющиеся упражнения без предметов, манипулирование объектами и, наконец, повседневную деятельность. В конечном счете, регулярные встречи с пациентами и функциональные оценки позволяют отслеживать функцию протеза и позволяют проводить ранние вмешательства в случае сбоя в работе.
Высокие ампутации верхней конечности создают проблему для протезирования1. Помимо функции локтевого сустава, активные протезные системы должны включать открытие/закрытие протеза руки, а в идеале также пронацию/супинацию и/или разгибание/сгибание запястья. Однако управление стандартными миоэлектрическими устройствами обычно опирается на входные сигналы от двух мышц только2. Это традиционно бицепсы и трицепсы после трансгумеральных ампутаций и большие мышцы latissimus dorsi и грудной клетки после ампутаций плетено-плечевогонерва 3. Чтобы контролировать все протезные суставы, люди с ампутированными конечностями должны переключаться между активными суставами (например, с помощью совместного сокращения двух мышц)1. Хотя это обеспечивает стабильную парадигму управления, возникает значительное ограничение с последующим медленным и неинтуитивным контролем, которое не допускает одновременных движений двух или более протезных суставов4. Это ограничивает функциональность протеза и является одной из причин высоких показателей отказа от протезов после ампутаций выше локтя5.
Чтобы преодолеть ограниченный и неинтуитивный контроль для этих типов протезов, можно использовать селективные переносы нервов. Этот подход, также известный как таргетная мышечная реиннервация (TMR), заключается в хирургическом установлении мио-контрольных сигналов путем перенаправления нервов, которые первоначально обслуживали ампутированную руку и руку к различным мышцам-мишеням в пределах остаточной конечности 6,7. После успешной реиннервации становится возможной более селективная активация реиннервированных мышечных единиц8. Полученная электромиографическая (ЭМГ) активность может затем использоваться для протезного контроля и может давать до шести управляющих сигналов.
Хотя существует широкое согласие в том, что ПМР может значительно улучшить протезную функцию9, селективная активация и соответствующий контроль нескольких мышц в культе представляют собой проблему для пациентов, особенно в раннем послеоперационном периоде. Эта повышенная сложность протезного контроля в сочетании со сниженной мультисенсорной обратной связью после ампутации требует специальной реабилитации, чтобы в полной мере воспользоваться хирургической процедурой. Здесь представлено пошаговое руководство по терапевтическим вмешательствам, основанное на последних рекомендациях10. Обзор вмешательств и предполагаемого времени, которое они занимают в идеальных условиях, можно найти на рисунке 1.
Рисунок 1: Обзор этапов процесса реабилитации, включая этапы, которые отмечают начало нового этапа. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
В последние годы селективные переносы нервов все чаще используются для усиления протезной функции27. Опытные клиницисты в этой области пришли к пониманию того, что реабилитация необходима для того, чтобы люди с ампутированными конечностями могли использовать протез после хирургической процедуры27. Тем не менее, существует недостаток структурированных программ терапии. Текущий протокол направлен на то, чтобы предоставить профессиональным и физиотерапевтам инструменты и структуру для руководства пациентами на протяжении всего длительного процесса ПМР. В отличие от предыдущих предложений по терапии (разработанных для менее сложных переносов нервов)28, существует более сильный акцент на предпротезной тренировке и использовании биологической обратной связи ЭМГ для обеспечения селективного мышечного контроля.
Как показано в технико-экономическом обосновании9, обсуждение ожиданий пациента имеет важное значение для послеоперационного успеха. Включение высокомотивированных пациентов, безусловно, помогло достичь описанных отличных результатов. Меньшее соблюдение описанного протокола может привести к снижению функции протеза. Кроме того, не все пациенты хотят получить протез (или могут позволить себе его получить). Тем не менее, TMR все еще может быть осуществим для улучшения невриномы или фантомной боли в конечностях, поскольку недавние исследования показали потенциал переноса нервов для облегчения этих состояний 29,30,31. Для таких случаев программа реабилитации укорочена. Тем не менее, мы испытали, что регулярная тренировка контролируемой активации реиннервированных мышц и протеза может еще больше улучшить болевую ситуацию32. Здесь важное значение имеет совместное принятие решений, поскольку некоторые пациенты могут носить протез из-за его потенциала для уменьшения боли в долгосрочной перспективе32, в то время как другие могут быть не заинтересованы.
По нашему опыту, подробное обсуждение с пациентом имеет важное значение для оценки будущего соответствия. В зависимости от времени реиннервации, способности к двигательному обучению и доступности пациента, процесс реабилитации, вероятно, займет от 9 до 15 месяцев. Предположим, что пациент не стремится к улучшению функции верхних конечностей или может лучше использовать другое устройство (например, протезирование тела). В этом случае можно не считать, что временные (и, возможно, финансовые) обязательства того стоят. Для экономии ресурсов мы настоятельно рекомендуем включать только пациентов, которые проявляют большой интерес к процедуре и выполняют операцию только в функциональных целях, когда ожидается полная реабилитационная процедура. Наконец, расходы на операцию, терапию и подгонку, вероятно, должны быть покрыты в этот момент.
Описанный протокол исследования должен быть адаптирован для каждого человека на основе клинических рассуждений для удовлетворения их конкретных потребностей. Необходимо учитывать физические и психологические сопутствующие заболевания и предлагать адекватное лечение (например, психотерапию) в дополнение к описанным здесь вмешательствам. У пациентов, получающих ПМР сразу после ампутации, может потребоваться более тщательный скрининг психологических состояний, развивающихся сверхурочно. Кроме того, для этой группы пациентов не требуется никаких изменений в протоколе. Они могут даже прогрессировать быстрее в моторном обучении, поскольку они все еще могут использоваться для бимануальной деятельности. В рамках этого протокола нервные передачи, управляемые хирургом, определяют, какие двигательные команды необходимо тренировать и для каких мышечных частей. Выбор конечного устройства протеза влияет на протезную тренировку. Для многошарнирных протезов переключение между различными типами захвата и способами их использования должно быть включено в терапию, если это необходимо.
Для пациентов, проживающих вдали от клинического центра или тех, кто не может регулярно посещать личную реабилитацию, необходимы усыновления в протокол реабилитации. Они включают в себя более пристальное внимание к домашним тренировкам, возможному вовлечению терапевта рядом с домом пациента и сеансам телереабилитации через онлайн-видеозвонки. Решения для телереабилитации должны обеспечивать стабильное видео- и аудиосоединение при одновременном выполнении всех требований по защите данных. У таких пациентов первый визит в клинический центр следует планировать через 6-9 месяцев после операции для сигнальной тренировки. Визит обычно на 1 неделю, с сеансами терапии два раза в день. В большинстве случаев хорошее разделение сигналов может быть достигнуто в это время. В противном случае требуется еще одно пребывание для обучения сигналам, и пациент может получить простое устройство биологической обратной связи sEMG для домашнего обучения. Когда установлено хорошее разделение сигналов, протезист может изготовить тестовую розетку, и позиции сигнала могут быть определены во время пребывания. Это позволяет протезисту создать окончательную примерку, когда пациент возвращается домой. Окончательный протез может быть установлен во время второго 1-недельного визита через 1-2 месяца, и может быть начато протезирование. Продвинутая ортопедическая подготовка и дальнейшие последующие визиты могут происходить как в отдаленных условиях, так и во время дальнейшего визита в центр, в зависимости от потребностей пациента.
Кроме того, другие хирургические вмешательства, такие как остеоинтеграция33 для улучшения механического интерфейса протеза, могут быть объединены с TMR34. Если это так, то должны быть включены конкретные вмешательства (например, градуированная тренировка с отягощениями после остеоинтеграции35). Кроме того, хотя описанный протокол предназначен для систем прямого протезного управления (где один электрод соответствует одному движению), его принципы остаются неизменными, если планируется система управления распознаванием образов. Основное отличие реабилитации заключается в том, что селективная активация отдельных мышц становится менее актуальной, в то время как конкретные и повторяющиеся паттерны активации нескольких мышц необходимо тренировать36.
The authors have nothing to disclose.
Это исследование получило финансирование от Европейского исследовательского совета (ERC) в рамках исследовательской и инновационной программы Европейского союза Horizon 2020 (грантовое соглашение No 810346). Авторы благодарят Арона Сервени за подготовку иллюстраций, использованных в данной публикации.
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. |