Selektif Sinir Transferleri Geçiren Üst Ekstremite Amputelerine Yönelik Tedavi Müdahaleleri
Summary
Bu çalışma, seçici sinir transferi cerrahisinden sonra protez fonksiyonunu geliştirmek için bir protokol sunmaktadır. Rehabilitasyon girişimleri hasta bilgilendirme ve seçimi, yara iyileşmesinin desteklenmesi, üst ekstremitenin duyusal-motor alanlarının kortikal olarak yeniden aktivasyonu, seçici kas aktivasyonunun eğitimi, günlük yaşamda protez kullanımı ve düzenli takip değerlendirmelerini içerir.
Abstract
Hedefe Yönelik Kas Reinnervasyonu (TMR), dirsek üstü amputasyondan sonra miyoelektrik protezler için biyolojik kontrol arayüzünü geliştirir. Kas birimlerinin seçici aktivasyonu, sinirlerin cerrahi olarak yeniden yönlendirilmesi ve çok sayıda bağımsız miyoelektrik kontrol sinyali verilmesi ile mümkün olur. Bununla birlikte, bu müdahale dikkatli hasta seçimi ve spesifik rehabilitasyon tedavisi gerektirir. Burada, uzman bir Delphi çalışmasına dayanarak, TMR uygulanan üst ekstremite amputeleri için bir rehabilitasyon protokolü sunulmaktadır. Ameliyat öncesi müdahaleler arasında ayrıntılı hasta değerlendirmesi ve ağrı kontrolü, kas dayanıklılığı ve gücü, denge ve kalan eklemlerin hareket açıklığı için genel önlemler yer alır. Ameliyattan sonra, ek terapötik müdahaleler ödem kontrolü ve skar tedavisine ve üst ekstremite kontrolünden sorumlu kortikal alanların seçici aktivasyonuna odaklanır. Hedef kasların başarılı bir şekilde yeniden innervasyonunu takiben, yeni kas birimlerinin aktivasyonunu eğitmek için yüzey elektromiyografik (sEMG) biofeedback kullanılır. Daha sonra, masa üstü bir protez, protez kontrolünün ilk deneyimini sağlayabilir. Gerçek protezi taktıktan sonra, eğitim nesneler olmadan tekrarlayan tatbikatları, nesne manipülasyonunu ve son olarak günlük yaşam aktivitelerini içerir. Sonuçta, düzenli hasta randevuları ve fonksiyonel değerlendirmeler, protez fonksiyonunun izlenmesine ve arızalı olması durumunda erken müdahalelerin yapılmasına olanak tanır.
Introduction
Üst ekstremitenin yüksek amputasyonları protez replasmanı için bir zorluk sağlar1. Dirsek eklemi fonksiyonunun yanı sıra, aktif protez sistemleri protez elin açılmasını/kapanmasını ve ideal olarak pronasyon/supinasyon ve/veya bilek uzatma/fleksiyonunu da içermelidir. Bununla birlikte, standart miyoelektrik cihazların kontrolü genellikle sadece2 kastan gelen giriş sinyallerine dayanır. Bunlar geleneksel olarak transhumeral amputasyonlardan sonra biseps ve triceps kasları ve glenohumeral amputasyonlardan sonra latissimus dorsi ve pektoralis majör kaslarıdır3. Tüm protez eklemleri kontrol etmek için, amputelerin aktif eklemler arasında geçiş yapması gerekir (örneğin, iki kasın birlikte kasılmasını kullanarak)1. Bu, kararlı bir kontrol paradigması sağlarken, iki veya daha fazla protez eklemin eşzamanlı hareketlerine izin vermeyen yavaş ve sezgisel olmayan kontrol ile sonuçlanan önemli bir kısıtlamaortaya çıkar 4. Bu durum protezin işlevselliğini sınırlar ve dirsek üstü amputasyonlardan sonra protez terk edilme oranlarının yüksek olmasının nedenlerinden biridir5.
Bu tür protez bağlantı parçaları için sınırlı ve sezgisel olmayan kontrolün üstesinden gelmek için, seçici sinir transferleri kullanılabilir. Hedefli Kas Reinnervasyonu (TMR) olarak da bilinen bu yaklaşım, başlangıçta ampute edilmiş el ve kola artık uzuv içindeki farklı hedef kaslara hizmet eden sinirleri yeniden yönlendirerek cerrahi olarak miyo-kontrol sinyallerinin oluşturulmasından oluşur 6,7. Başarılı bir reinnervasyondan sonra, reinnerve kas ünitelerinin daha seçici aktivasyonu mümkün hale gelir8. Ortaya çıkan elektromiyografik (EMG) aktivite daha sonra protez kontrolü için kullanılabilir ve altı adede kadar kontrol sinyali verebilir.
TMR’nin protezfonksiyonunu önemli ölçüde iyileştirebileceği konusunda geniş bir fikir birliği olsa da, güdükteki çoklu kasların seçici aktivasyonu ve uygun kontrolü, özellikle postoperatif erken dönemde hastalar için bir zorluk oluşturmaktadır. Protez kontrolünün bu artan karmaşıklığı, amputasyondan sonra azalan çoklu duyusal geri besleme ile birleştiğinde, cerrahi prosedürden tam olarak yararlanmak için spesifik bir rehabilitasyon gerektirir. Burada, son önerilere dayanarak terapi müdahaleleri için adım adım bir kılavuz sağlanmıştır10. Müdahalelere ve ideal bir ortamda aldıkları tahmini süreye genel bir bakış Şekil 1’de bulunabilir.
Şekil 1: Yeni bir aşamanın başlangıcını işaret eden kilometre taşları da dahil olmak üzere rehabilitasyon sürecindeki aşamalara genel bakış. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Protocol
Representative Results
Discussion
Son yıllarda, seçici sinir transferleri protez fonksiyonunu arttırmak için giderek daha fazla kullanılmaktadır27. Bu alandaki deneyimli klinisyenler, amputelerin cerrahi işlemden sonra ustaca protez kullanabilmeleri için rehabilitasyonun gerekli olduğunu takdir etmişlerdir27. Bununla birlikte, yapılandırılmış terapi programlarının eksikliği vardır. Mevcut protokol, mesleki ve fizyoterapistlere uzun TMR süreci boyunca hastalara rehberlik edecek araçları ve yapıyı sağlamayı amaçlamıştır. Daha önceki tedavi önerilerinin aksine (daha az karmaşık sinir transferleri için geliştirilmiştir)28, protez öncesi eğitime ve seçici kas kontrolüne izin vermek için EMG biofeedback kullanımına daha güçlü bir odaklanma vardır.
Fizibilite çalışması9’da gösterildiği gibi, hastanın beklentilerini tartışmak ameliyat sonrası başarı için esastır. Yüksek motivasyonlu hastaların dahil edilmesi, tarif edilen mükemmel sonuçların elde edilmesine kesinlikle yardımcı oldu. Açıklanan protokole daha az uyum, protez fonksiyonunun azalmasına neden olabilir. Ek olarak, tüm hastalar protez takma izni almak istemez (veya bir tane almayı göze alabilir). Bununla birlikte, TMR, nöroma veya hayalet uzuv ağrısını iyileştirmek için hala mümkün olabilir, çünkü son çalışmalar bu koşulları hafifletmek için sinir transferlerinin potansiyelini göstermiştir 29,30,31. Bu gibi durumlarda, rehabilitasyon programı önceden kısaltılır. Yine de, reinnerve olmuş kasların ve bir protezin kontrollü aktivasyonunun düzenli olarak eğitilmesinin ağrı durumunu daha da iyileştirebileceğini deneyimledik32. Burada, paylaşılan karar verme esastır, çünkü bazı hastalar uzun vadedeağrıyı azaltma potansiyeli için protez takabilirken, diğerleri ilgilenmeyebilir.
Deneyimlerimize göre, gelecekteki uyumu değerlendirmek için hastayla ayrıntılı bir tartışma şarttır. Reinnervasyon süresine, motor öğrenme kapasitesine ve hastanın mevcudiyetine bağlı olarak, rehabilitasyon sürecinin 9-15 ay arasında sürmesi muhtemeldir. Bir hastanın üst ekstremite fonksiyonunun iyileştirilmesi için çaba göstermediğini veya başka bir cihazı (örneğin, vücutla çalışan protezler) daha iyi kullanabileceğini varsayalım. Bu durumda, zaman (ve muhtemelen finansal) taahhüdün buna değer olduğu düşünülmeyebilir. Kaynak tasarrufu sağlamak için, sadece prosedüre güçlü bir ilgi gösteren ve ameliyatı yalnızca tam rehabilitasyon prosedürü öngörüldüğünde fonksiyonel amaçlar için gerçekleştiren hastaları dahil etmenizi şiddetle tavsiye ederiz. Son olarak, ameliyat, terapi ve montaj masrafları muhtemelen bu noktada karşılanmalıdır.
Açıklanan çalışma protokolünün, özel ihtiyaçlarını karşılamak için klinik akıl yürütmeye dayalı olarak her birey için uyarlanması gerekir. Fiziksel ve psikolojik yandaş hastalıklar göz önünde bulundurulmalı ve burada açıklanan müdahalelere ek olarak yeterli tedavi (örneğin, psikoterapi) sunulmalıdır. Amputasyondan hemen sonra TMR alan hastalarda, fazla mesai geliştiren psikolojik durumlar için daha yakın bir tarama gerekebilir. Bunun dışında bu hasta grubu için protokolde herhangi bir değişikliğe gerek yoktur. Motor öğreniminde daha hızlı ilerleyebilirler, çünkü hala bimanual aktivitelere alışkın olabilirler. Bu protokol kapsamında cerrah tarafından ameliyat edilen sinir transferleri tanımlanmakta, hangi motor komutların eğitilmesi gerektiği ve hangi kas parçaları için beklendiği tanımlanmaktadır. Protez uç cihazının seçimi protez eğitimini etkilemektedir. Çok eklemli protezler için, farklı kavrama tipleri arasında geçiş yapmak ve bunların nasıl kullanılacağı, gerekirse tedaviye dahil edilmelidir.
Klinik merkezden uzakta yaşayan veya düzenli olarak yüz yüze rehabilitasyona katılamayan hastalar için rehabilitasyon protokolünün benimsenmesi gerekmektedir. Bunlar arasında ev eğitimine daha güçlü bir odaklanma, hastanın evinin yakınında bir terapistin olası katılımı ve çevrimiçi video görüşmeleri yoluyla telerehabilitasyon oturumları bulunmaktadır. Telerehabilitasyon çözümleri, tüm veri koruma gereksinimlerini karşılarken istikrarlı bir video ve ses bağlantısı sağlamalıdır. Bu hastalarda sinyal eğitimi için ameliyattan 6-9 ay sonra klinik merkeze ilk ziyaret planlanmalıdır. Ziyaret genellikle günde iki kez terapi seansları ile 1 hafta sürer. Çoğu durumda, şu anda iyi sinyal ayrımı sağlanabilir. Aksi takdirde, sinyal eğitimi için başka bir konaklama gereklidir ve hasta evde eğitim için basit bir sEMG biofeedback cihazı alabilir. İyi bir sinyal ayrımı kurulduğunda, protez uzmanı bir test soketi üretebilir ve sinyal pozisyonları kalış sırasında tanımlanabilir. Bu, protezcinin hasta eve döndüğünde son uyumu oluşturmasını sağlar. Son protez 1-2 ay sonra ikinci bir 1 haftalık ziyarette takılabilir ve protez eğitimine başlanabilir. Gelişmiş protez eğitimi ve daha fazla takip ziyareti, hastanın ihtiyaçlarına bağlı olarak uzak bir ortamda veya merkeze yapılan bir sonraki ziyaret sırasında gerçekleşebilir.
Ayrıca, protezin mekanik arayüzünü iyileştirmek için osseointegrasyon33 gibi diğer cerrahi müdahaleler TMR34 ile birleştirilebilir. Bu durumda, spesifik müdahaleler dahil edilmelidir (osseointegrasyon35’ten sonra derecelendirilmiş ağırlık taşıma eğitimi gibi). Ek olarak, açıklanan protokol doğrudan protez kontrol sistemleri için tasarlanmış olsa da (bir elektrotun bir harekete karşılık geldiği durumlarda), bir model tanıma kontrol sistemi planlanıyorsa ilkeleri aynı kalır. Rehabilitasyondaki temel fark, tek kasların seçici aktivasyonunun daha az alakalı hale gelmesi, birkaç kasın özel ve tekrarlanabilir aktivasyon modellerinin eğitilmesi gerektiğidir36.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma, Avrupa Birliği’nin Horizon 2020 araştırma ve inovasyon programı (hibe anlaşması No. 810346) kapsamında Avrupa Araştırma Konseyi’nden (ERC) fon almıştır. Yazarlar, bu yayında kullanılan illüstrasyonları hazırladığı için Aron Cserveny’ye teşekkür eder.
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).
