JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Medicine

Onderzoek naar het effect van verschillende soorten lichaamsbeweging op het functionele herstel van de bovenste ledematen bij patiënten met schade aan de rechterhersenhelft op basis van fNIRS

Published: February 09, 2024
doi:
10.3791/65996
, , , , , , , , ,
1Department of Occupational Therapy,China Rehabilitation Research Center, 2Faculty of Rehabilitation,Capital Medical University, 3College of Sports Health,Tianjin Institute of Physical Education, 4China Rehabilitation Science Institute

Summary

Hier onderzoeken we het effect van functionele ergotherapie in combinatie met geassisteerde actieve of passieve beweging op de functie van de bovenste ledematen van patiënten met schade aan de rechterhersenhelft en onderzoeken we het effect van functionele nabij-infraroodspectroscopie op de hermodellering van de hersenfunctie.

Abstract

Onderzoek naar de effecten van functionele ergotherapie (FOT) in combinatie met verschillende soorten oefeningen op het herstel van de motorische functie van de bovenste ledematen en de hermodellering van de hersenfunctie bij patiënten met schade aan de rechterhersenhelft (RHD) door functionele nabij-infraroodspectroscopie (fNIRS) te analyseren. Patiënten (n = 32) met RHD in het Beijing Bo’ai-ziekenhuis werden gerekruteerd en willekeurig toegewezen om ofwel FOT te krijgen in combinatie met passieve beweging (N = 16) of FOT in combinatie met geassisteerde actieve beweging (N = 16). De passieve bewegingsgroep (FOT-PM) kreeg functionele ergotherapie gedurende 20 minuten en passieve lichaamsbeweging gedurende 10 minuten in elke sessie, terwijl de geassisteerde actieve bewegingsgroep (FOT-AAM) functionele ergotherapie kreeg gedurende 20 minuten en ondersteunde actieve oefening gedurende 10 minuten. Beide groepen kregen conventionele medicamenteuze therapie en andere revalidatietherapie. De behandeling werd eenmaal per dag uitgevoerd, 5 keer per week gedurende 4 weken. Het herstel van de motorische functie en activiteiten van het dagelijks leven (ADL) werd beoordeeld met behulp van Fugl-Meyer Assessment upper extremity (FMA-UE) en modified Barthel index (MBI) voor en na de behandeling, en hersenactivatie van het bilaterale motorische gebied werd geanalyseerd met fNIRS. De bevindingen suggereerden dat FOT in combinatie met AAM effectiever was dan FOT in combinatie met PM bij het verbeteren van de motorische functie van de bovenste ledematen en vingers van RHD-patiënten, het verbeteren van hun vermogen om activiteiten van het dagelijks leven uit te voeren en het vergemakkelijken van de hermodellering van de hersenfunctie van het motorische gebied.

Introduction

Cerebrale hemisferische schade kan leiden tot sensorische en motorische disfunctie van de contralaterale ledematen 1,2,3, waardoor de motorische controle, mobiliteit en functioneel leren van patiënten in verschillende mate negatief worden beïnvloed4 en daarom zware lasten worden opgelegd aan gezinnen en de samenleving5. Voor patiënten met schade aan de rechterhersenhelft (RHD) is de snelheid van herstel minder dan bevredigend. In de meeste gevallen van RHD hebben de aangedane linker ledematen, die zich aan de niet-dominante kant van het lichaam bevinden, echter onvoldoende aandacht gekregen van de patiënt en de zorgverleners. Aangezien disfunctie van de bovenste ledematen en handen het vermogen om dagelijkse activiteiten uit te voeren en de kwaliteit van leven ernstig beïnvloedt, is een geschiktere methode nodig om het revalidatie-effect van de functie van de bovenste ledematen bij RHD-patiënten te verbeteren 6,7,8,9,10.

Oefentherapie is een belangrijke methode om patiënten te helpen hun ledemaatfunctie te herstellen. Voor de vroege revalidatie van patiënten met hersenletsel worden meestal passieve bewegingsmethoden (PM) en geassisteerde actieve beweging (AAM) gebruikt. AAM omvat de activiteit van specifieke gewrichten die worden voltooid door een combinatie van hun eigen spierkracht en hulp van buitenaf11. De sleutel is dat de patiënt actief deelneemt aan geassisteerde revalidatie. De bereidheid van het menselijk brein om te activeren kan helpen het motorische systeem te stimuleren en te integreren in de cyclus van motorische controle. Veel onderzoeken hebben aangetoond dat AAM neuroplastische veranderingen kan induceren, wat leidt tot een verhoogd functioneel herstel bij patiënten12,13.

Functionele nabij-infraroodspectroscopie (fNIRS) is een beeldvormingstechniek gebaseerd op optische principes. Volgens de correlatie tussen de verzwakking van licht in het weefsel en de verschillende concentraties van lichtabsorberende stoffen, kan fNIRS concentratieveranderingen in zuurstofrijk hemoglobine en zuurstofarm hemoglobine in hersenweefsel kwantitatief analyseren, waardoor de functionele activiteit van de hersenschors wordt gecontroleerd14. Veel studies hebben aangetoond dat fNIRS een belangrijk middel is om de oxygenatie van de hersenen en het energiemetabolisme na letsel aan de hersenhelft te controleren 15,16,17. Daarom zou fNIRS een geschikte monitoringmethode kunnen zijn voor het bestuderen van veranderingen in de hersenschors die verband houden met het herstel van de motorische functie van de bovenste ledematen na letsel aan de hersenhelft.

De motorische signalen die worden geproduceerd door verschillende sensorische inputmethoden en de aanpassingstoestanden van de sensorische cortex zijn verschillend18,19. De sensorische prikkels die worden geproduceerd door passieve en actieve bewegingen hangen nauw samen met de stabiliteit van de waarneming en het vermogen om nauwkeurige representaties van de omgeving op te bouwen, die vervolgens het gedrag sturen20. Deze studie was bedoeld om de effecten van verschillende vormen van lichaamsbeweging op vroege revalidatie van de bovenste ledematen en hersenactivatie bij patiënten met cerebrale hemisferische letsels te onderzoeken door fNIRS-gegevens te analyseren en om wetenschappelijke strategieën te bieden voor de uitgebreide revalidatie van patiënten in de toekomst.

Het doel van deze studie was om de effecten van FOT in combinatie met verschillende soorten lichaamsbeweging op de functie van de bovenste ledematen en de hermodellering van de hersenen bij RHD-patiënten te onderzoeken. We veronderstelden dat FOT-AAM effectiever is dan FOT-PM bij het verbeteren van de functie van de bovenste ledematen en hersenactivatie bij RHD-patiënten.

Protocol

Deze studie was een enkelblinde, gerandomiseerde, gecontroleerde studie en werd goedgekeurd door de ethische commissie van het China Rehabilitation Research Center (CRRC-IEC-RF-SC-005-01) en geregistreerd bij het Chinese register voor klinische proeven (MR-11-23-023832). 1. Deelnemers Gebruik op basis van bestaande literatuur21 de gerapporteerde Fugl-Meyer Assessment upper extremity (FMA-UE)-scores van de experimentele groep en de controlegroep na 4 weken behandeling als standaard om de steekproefomvang te berekenen. Voor een geschatte effectgrootte van 0,28, een testniveau (α) van 0,05, een tweezijdige verdeling voor de Z-waarde en een vermogen van 0,8 is de berekende steekproefomvang 28. Uitgaande van een uitvalpercentage van 10% is de uiteindelijke benodigde steekproefomvang 32. Rekruteer patiënten van de afdeling ergotherapie van het China Rehabilitation Research Center. Selecteer patiënten op basis van de volgende inclusiecriteria: diagnose van voor het eerst optredend letsel aan de rechterhersenhelft (RHD); aanvangstijd binnen 3 maanden; leeftijd tussen 18 en 75 jaar; Mini-Mental State Examination (MMSE) score:22> 20; Brunnström stadium I of II23 voor de bovenste ledematen en hand; en rechtshandigheid. Sluit patiënten uit met duidelijke depressie, angst of gelijktijdige ernstige lichamelijke ziekten en degenen die niet meewerkten aan de training werden uitgesloten. Neem alleen deelnemers op die vóór het onderzoek een formulier voor geïnformeerde toestemming ondertekenen. Het rekruteringsstroomdiagram is weergegeven in figuur 1. 2. Randomisatie en toewijzing Wijs de patiënten die aan de experimentele criteria voldoen willekeurig toe aan de experimentele groep (EG) en de controlegroep (CG). Wijs een therapeut aan die niet betrokken is bij de beoordeling of selectie van proefpersonen om de randomisatieprocedure uit te voeren met een willekeurige gegevensgenerator op een computer (https://www.randomizer.org/). 3. Interventie Geef beide groepen conventionele medicamenteuze therapie en conventionele revalidatie. Geef alle patiënten 20 minuten functionele ergotherapie (FOT) en 10 minuten verschillende soorten oefeningen voor de bovenste ledematen (EG voerde actieve ondersteunde beweging uit en de CG voerde passieve beweging uit) dagelijks voor een totaal van 30 minuten per dag, 5 dagen per week gedurende 4 weken. Om de consistentie van de interventie te garanderen, selecteert u één therapeut om alle interventies uit te voeren en biedt u die therapeut pre-onderzoekstraining aan. Functionele ergotherapie (FOT):OPMERKING: De patiënt gebruikt de metacarpofalangeale en interfalangeale gewrichten van de aangedane vinger om vingergrijpbewegingen uit te voeren die door de handschoen aan de gezonde kant worden aangedreven.Laat de therapeut de schouder, elleboog, pols, duim en vingers van het aangedane ledemaat ongeveer 1 minuut passief bewegen. Instrueer de patiënt na de passieve bewegingen om het niet-aangedane ledemaat en de hand te gebruiken om het aangedane ledemaat en de hand te bedienen om activiteiten uit te voeren zoals het duwen van een schuimroller, het optillen van een houten pen, het optillen van kleine houten stokken en het vasthouden van een bal. Kies twee tot drie activiteiten voor elke trainingssessie, afhankelijk van de toestand van de patiënt. Geassisteerde actieve beweging (AAM)Selecteer een revalidatietrainingsapparaat voor de hand die getraind gaat worden. Het apparaat is ontworpen om de patiënt te helpen bij het uitvoeren van passieve of actieve bewegingen. Selecteer Smart Mirror-modus en stel de tijd in op 10 minuten. Vraag de patiënt naar zijn gevoelens en kies uit niveaus 1-10 op basis van de ervaring en tolerantie van de patiënt. Klik vervolgens op de knop Start . Terwijl de niet-aangedane hand vrijwillig grijpt, instrueert u de patiënt om de beweging te observeren en te proberen met de aangedane hand vast te grijpen met behulp van de handschoen (Figuur 2A). Terwijl de niet-aangedane hand vrijwillig wordt geopend, instrueert u de patiënt om de beweging te observeren en te proberen de vingers van de aangedane hand te openen met behulp van de handschoen (Figuur 2B)NOTITIE: Wanneer de niet-aangedane hand vastgrijpt, kunnen de sensoren op de niet-aangedane handschoen het geblokkeerde lichtsignaal niet detecteren en wordt de handschoen aan de niet-aangedane kant geactiveerd om te grijpen. Wanneer de niet-aangedane hand opengaat, detecteren de sensoren op de niet-aangedane handschoen een lichtsignaal en activeren ze de handschoen op de niet-aangedane hand om te openen. Herhaal het bovenstaande proces cyclisch gedurende 10 minuten, waarna de apparatuur het trainingsproces automatisch beëindigt. Passieve beweging (PM)Laat de patiënt hetzelfde apparaat gebruiken om passief te grijpen en de hand te openen. Plaats de bijbehorende handschoen op de aangedane hand. Selecteer Passieve modus, stel de tijd in op 10 minuten, pas de intensiteit aan van niveau 1-10 op basis van de gewaarwordingen van de patiënt en klik vervolgens op de Start-knop. Instrueer de patiënt om ontspannen te blijven en de aangedane hand te sluiten en te openen met behulp van de handschoen (Figuur 2C). Laat de patiënt 10 minuten doorgaan, waarna het apparaat de training automatisch beëindigt. 4. Beoordeling Laat de klinische beoordelingen uitvoeren door een andere therapeut die niet blind is voor groepsopdrachten. Laat deze therapeut elke patiënt twee keer beoordelen: één keer voor de interventie en één keer direct na de 4 weken interventie.Verzamel basisinformatie over de patiënt, waaronder leeftijd, geslacht en type letsel. Beoordeel de motorische functie van de bovenste ledematen voor en na de interventie met behulp van de Fugl-Meyer-beoordeling voor de bovenste extremiteit (FMA-UE)24. Gebruik daarnaast de pols-handcomponent van de FMA (FMA-WH) om de handfunctie van patiënten te beoordelen. Beoordeel het vermogen om dagelijkse activiteiten uit te voeren met behulp van de gewijzigde Barthel-index (MBI)25. Bewaak de activering van primaire motorische gebieden tijdens passieve motorische taken met behulp van fNIRS. Functionele gegevensverzameling voor nabij-infraroodspectroscopieVerkrijg een nabij-infrarood beeldvormingssysteem voor de hersenen van het onderzoekstype waarmee u de fNIRS-gegevens kunt verzamelen. Een dergelijk systeem gebruikt drie golflengten van nabij-infrarood licht (780, 805 en 830 nm) om veranderingen in de concentratie van oxyhemoglobine (Δ[Oxy-Hb]) en deoxyhemoglobine (Δ[Deoxy-Hb]) en de totale hemoglobineconcentratie (Δ[Hb]); de bemonsteringsfrequentie is 13 Hz. Plaats volgens het internationale 10-20-systeem 4 lichtbronzenders en 4 detectoren op de bilaterale primaire motorcortex (M1), met in totaal 20 kanalen. Zie figuur 3 voor de specifieke posities. Verloop van de taakVoer de fNIRS-evaluatie uit in 5 opeenvolgende onderzoeken in een modulair paradigma (rust [15 s]-taak [30 s]-rust [15 s]), zoals beschreven in de stappen 4.1.6.2-4.1.6.9 (zie figuur 4). Open de fNIRS-computerinterface en voer de basisgegevens van de patiënt in. Kies dan voor de optode opstelling 2X4(R), 2X4(L). Kies het taakparadigma 15-30-15 en stel de beoordelingstijd in op 5. Plaats het nabij-infraroodsysteemapparaat op de patiënt volgens de lay-out van de optodes. Pas de posities van de zenders en detectoren aan en verwijder het haar voorzichtig zodat de optoden in nauw contact komen met de hoofdhuid. Nadat de aanpassing is voltooid, klikt u op de knop OK . Ga naar de interface voor automatische signaalaanpassing van het systeem, klik op Stand-by en pas alle kanalen aan om groen (goed signaal) weer te geven. Plaats de handschoen op de aangedane hand van de patiënt. Selecteer de passieve trainingsmodus . Aangezien de trainingsfrequentie verandert met de kracht, selecteert u tijdens de test de gemiddelde sterkte, d.w.z. 5 versnellingen, voor elke proefpersoon. Klik op de Start-knop op de fNIRS-computerinterface. Voer de taak uit in 3 fasen. Meet een eerste rustfase van 15 s en tel af van 15 s tot 0 s. Instrueer de patiënt tijdens dit proces om stil in de stoel te zitten, stil te blijven en te proberen niet aan andere dingen te denken, zodat de hersenen in een ontspannen toestand zijn. Wanneer de tijd aftelt naar 0 s, klikt u op de Start-knop van het handapparaat. De aangedane hand van de patiënt begint met passieve grijp- en openingsbewegingen met behulp van de handschoen. Op dit moment begint de computer af te tellen vanaf 30 s, wat de duur van de passieve beweging is. Wanneer het aftellen 0 s bereikt, klikt u op de stopknop van het handapparaat om de oefening te beëindigen. De frequentie van grijpen en openen wordt ingesteld door het apparaat; 3 cycli van grijpen en openen worden 3 keer voltooid tijdens de taak van 30 seconden. Begin nog een rustperiode van 15 seconden zoals eerder beschreven. Wanneer dit interval is verstreken, is de eerste rusttaak-rusttest voorbij. Herhaal de bovenstaande rust-taak-rust-test 5 keer en beëindig dan de fNIRS-test. Nabij-infrarood data-analyse:Gebruik voor deze analyse de data-analysesoftware die in het fNIRS-systeem is geïnstalleerd, zoals hieronder beschreven. Elimineer de uitschieters die worden veroorzaakt door ernstige bewegingsartefacten in alle kanalen en de weggevallen gegevens.OPMERKING: Toen dit protocol werd uitgevoerd, werden 1 uitbijter in de EG, 1 uitbijter in de CG en 2 gevallen van wegvallende gegevens in de CG geëlimineerd. Gooi alle kanalen met duidelijke bewegingsartefacten weg. Voer overlay-middeling uit van de linker- en rechterkanalen (10 kanalen per kant) afzonderlijk. Gebruik een banddoorlaatfilter (0,01-0,08 Hz) om ruiscomponenten te verwijderen met duidelijke periodieke fluctuaties in het signaal, waaronder mechanische ruis en fysiologische ruis. Soorten fysiologisch geluid die moeten worden geëlimineerd, zijn onder meer hartslag (ongeveer 1 Hz), ademhaling (ongeveer 0,2-0,3 Hz), Mayer-golven (ongeveer 0,1 Hz) en extreem laagfrequente fysiologische fluctuaties (<0,01 Hz). Neem de 15 s voor en na het begin van de experimentele taak als basislijn en neem een blok (rust [15 s]-taak [30 s]-rust [15 s]) als testeenheid. Leg de vijf blokken over elkaar heen en neem het gemiddelde. Gebruik de Savitzky-Golay-methode om glad te strijken. Stel het aantal afvlakkingspunten in op 5 en het aantal afvlakkingstijden op 126. Bereken na de voorbewerking de integraal- en zwaartepuntwaarden. Gebruik de Shapiro-Wilk-test (Shapiro-Wilk, SW) om de normaliteit van de zwaartepuntwaarden, de integrale waarden en hun verschillen voor en na interventie in de twee groepen te testen; beschouw de gegevens die normaal worden verdeeld als de resulterende P-waarde >0,05 is. Gebruik de onafhankelijke steekproef t-test om de gegevens tussen de twee groepen voor en na de interventie te vergelijken. Gebruik de t-toets met gepaarde steekproef om de zwaartepuntwaarden en integrale waarden binnen de twee groepen voor en na de interventie te vergelijken. 5. Statistieken Gebruik SPSS voor de statistische analyse. Test de normaliteit van de gegevens met behulp van de SW-test. Vergelijk de algemene gegevens van de patiënten in elke groep met behulp van de Fisher’s exact-test of een t-test met onafhankelijke steekproef. Gedragsgegevens werden vergeleken tussen groepen en binnen groepen met behulp van herhaalde ANOVA en beschreven als gemiddelde ± standaarddeviatie.

Representative Results

BasislijnVan oktober 2021 tot juni 2023 hebben we 35 patiënten gerekruteerd, van wie er uiteindelijk 32 de studie hebben afgerond; Geen van de patiënten ondervond bijwerkingen tijdens het onderzoek. Wat de klinische symptomen van de twee groepen patiënten betreft (tabel 1), waren de gemiddelde leeftijden van de EG en de CG respectievelijk 53,19 ± 10,72 en 55,88 ± 12,32 jaar (P = 0,515). Er waren geen significante verschillen in geslacht, ziektetype, FMA-UL-scores of MBI-scores (P > 0,05). Vóór de interventie waren de FMA-WH-scores van alle patiënten in beide groepen 0 punten. FMA-UL heeft een hoge klinische significantie en kan de betrokkenheid van de bovenste ledematen bij patiënten met hersenletsel effectief en betrouwbaar beoordelen. De FMA-UL heeft in totaal 33 beoordelingsitems voor de bovenste ledematen, en elke unidirectionele score wordt toegekend als 2 punten voor volledige voltooiing, 1 punt voor gedeeltelijke voltooiing en 0 punten voor geen voltooiing. De totaal mogelijke bewegingsscore van de bovenste ledematen is 66 punten. Als subcategorie van de FMA-UL heeft de pols-handschaal (FMA-WH) 12 items, met een totaal mogelijke score van 24 punten. De resultaten van de variantieanalyse met herhaalde metingen toonden aan dat het belangrijkste effect van de groep op de FMA-UL-score significant was, F = 5.564, p = 0.030, ɳ2p = 0.214; het belangrijkste effect van tijd was significant, F = 34.716, p < 0.001, ɳ2p = 0.831; het interactie-effect van groep en tijd was significant, F = 5.554, p = 0.030, ɳ2p = 0.256. (Tabel 2) Het belangrijkste effect van de groep op de FMA-WH-score was significant, F = 8.817, p = 0.006, ɳ2p = 0.227; het belangrijkste effect van tijd was significant, F = 13.357, p = 0.001, ɳ2p = 0.308; Het interactie-effect tussen tijd en groep was significant, F = 8,817, p = 0,006, ɳ2p = 0,227. (Tabel 2). De gewijzigde Barthel-index wordt veel gebruikt om het vermogen om dagelijkse activiteiten uit te voeren te beoordelen en meet het vermogen van een persoon om tien van dergelijke basisactiviteiten uit te voeren. De totaal mogelijke score op de Barthel-index is 100 punten, en hoe hoger de score, hoe sterker het vermogen van de patiënt om activiteiten van het dagelijks leven uit te voeren. Het belangrijkste effect van de groep op de MBI-score was significant, F = 8.512, p = 0.007, ɳ2p = 0.221; het belangrijkste effect van tijd was significant, F = 588.559, p < 0.001, ɳ2p = 0.952; het interactie-effect tussen groep en tijd was significant, F = 10.425, p = 0.003, ɳ2p = 0.258. (Tabel 2). De integrale waarde is de integraal van het bloedzuurstofsignaal tijdens de uitvoering van de taak en weerspiegelt de grootte van de hemodynamische respons tijdens de taak. De zwaartepuntswaarde is de tijd(en) die wordt weergegeven door de verticale lijn van het midden van het gebied voor de verandering van het bloedzuurstofsignaal gedurende de gehele taakperiode en is een indicator van veranderingen in het tijdsverloop gedurende de taak, die de snelheid van de hemodynamische respons vertegenwoordigen27. Er was geen significant verschil in de integrale of zwaartepuntwaarden tussen de twee groepen vóór de interventie (P > 0,05). Na de interventie was de integrale waarde van de rechterhersenhelft van de proefpersonen in het CG 0,20 ± 0,32, de integrale waarde van de rechterhersenhelft van de proefpersonen in de EG was -0,06 ± 0,24, en er was een significant verschil in de totale gemiddelden van de twee groepen (t = -2,489, d = 0,92, P = 0,020, P < 0,025 wordt als statistisch significant beschouwd) (Tabel 3). Na de interventie was de integrale waarde van de linkerhersenhelft van de proefpersonen in de CG 0,18 ± 0,32, de integrale waarde van de linkerhersenhelft van de proefpersonen in de EG-groep was -0,04±0,26 en er was geen significant verschil in de totale gemiddelden van de twee groepen (t = -1,975, P = 0,059, d = 0,75). Er waren geen significante verschillen in de zwaartepuntwaarden tussen de twee groepen na de interventie (P > 0,025) (Figuur 5B). Figuur 1: Stroomschema voor werving. In totaal werden 35 proefpersonen geworven, waarvan 2 proefpersonen niet aan de eisen voldeden en 1 proefpersoon uitviel vanwege de epidemie, en 32 proefpersonen uiteindelijk werden opgenomen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Figuur 2: Revalidatietraining van de bovenste ledematen met verschillende bewegingsmodi. (A,B) EG het uitvoeren van actieve handrevalidatietraining. (C) CG die passieve handrevalidatietraining uitvoert. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Figuur 3: Opstelling en locatie van de lichtbundels. Een rode cirkel staat voor een lichtbron, een blauwe cirkel voor een detector en het pad van de straal wordt tussen hen weergegeven. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Figuur 4: Taak paradigma. Een rust (15 s)-taak (30 s)-rust (15 s) werd als testeenheid gebruikt en in totaal 5 keer herhaald. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Figuur 5: Spreidingsdiagrammen met de verdelingen van de zwaartepuntwaarden en integraalwaarden van de rechterhersenhelft in de twee groepen patiënten. (A) Vóór de interventie. (B) Na de interventie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Veranderlijk PM (n = 16) AAM (n = 16) P-waarde Geslacht (man/vrouw) 9/7 8/8 1 Leeftijd in jaren (gemiddelde ± SD) 53,19 ± 10,72 55.88 ± 12.32 0.515 Type (hemorragisch/ischemisch) 9/7 6/10 0.479 Tabel 1: Kenmerken van het onderwerp. FMA: Fugl-Meyer-beoordeling; MBI: Gewijzigde Barthel-index; PM: passieve beweging; AAM: geassisteerde actieve beweging; FOT: functionele ergotherapie. Beoordeling Indicatoren Hoofdeffect (groep) Hoofdeffect (tijd) Interactie-effect (groep x tijd) F P-waarden η²p F P-waarden η²p F P-waarden η²p FMA-UL 5.564 0.03 0.214 34.716 <0,001 0.831 5.554 0.03 0.256 FMA-WH 8.817 0.006 0.227 13.357 0.001 0.308 8.817 0.006 0.227 Miljoen MBI 8.512 0.007 0.221 588.559 <0,001 0.952 10.425 0.003 0.258 Tabel 2: Resultaten van analyse van herhaalde tweerichtings-ANOVA uitgevoerd op GROUP, TIME en interactie-effect op FMA-UL, FMA-WH en MBI. Geassisteerde actieve bewegingsgroep Passieve bewegingsgroep gemiddelde ± SD gemiddelde ± SD T-waarde P-waarde Cohen’s d Integrale waarde Links -0,04 ± 0,26 0,18 ± 0,32 -1.975 0.059 0.75 Rechts -0,06 ± 0,24 0,20 ± 0,32 -2.489 0.02 0.92 Centoid waarde Links 13.03 ± 10.45 uur 11.54 ± 9.13 0.396 0.695 0.15 Rechts 11.04 ± 12.00 uur 12,58 ± 10,98 -0.351 0.728 0.13 Tabel 3: Vergelijking van fNIRS-gegevens tussen de twee groepen na de interventie.

Discussion

In deze studie onderzochten we, met behulp van nabij-infraroodspectroscopie, het effect van FOT in combinatie met functionele training van de bovenste ledematen in verschillende oefenmodi op de vroege revalidatie van RHD-patiënten. FOT helpt de patiënt passief de stijve bovenste ledematen te bewegen om de daaropvolgende training te vergemakkelijken. De sleutel is dat de gezonde hand de aangedane hand leidt om doelgerichte, belangrijke en praktische functionele taken uit te voeren, echte objecten te gebruiken en echte scenario’s zoveel mogelijk te simuleren28. Dit kan het enthousiasme van de patiënt voor de behandeling stimuleren en de actieve beweging van de patiënt maximaliseren. Het meest cruciale punt van AAM is dat de beweging van de patiënt wordt aangedreven door de niet-aangedane ledemaat en hand, terwijl de aangedane ledemaat en hand een spontane actieve poging doen, wat het belangrijkste kenmerk is dat het onderscheidt van passieve beweging. De revalidatieapparaten geven patiënten real-time visuele en tactiele feedback en voltooien een gesloten lus tussen het centrale zenuwstelsel en de periferie in revalidatietraining29.

Er zijn geen complexe technieken betrokken bij de training voor de revalidatietaak, maar er zijn tal van kanttekeningen waarmee rekening moet worden gehouden bij het evalueren van patiënten met fNIRS. Om een goed fNIRS-signaal te garanderen en te voorkomen dat bewegingsartefacten de testresultaten verstoren, plaatsen we meestal een hoofdhouder op de tafel voor het onderwerp. We passen de hoogte van de tafel zo aan dat de kin van het onderwerp op de hoofdhouder rust zonder ongemak te veroorzaken. Dit helpt het zwaaien van het hoofd tijdens het bewegen te verminderen. Bovendien heeft huidolie op de hoofdhuid invloed op het optische signaal; Daarom vegen we de olie vóór het experiment van het hoofd van de patiënt met olieabsorberend papier om de signaalkwaliteit te garanderen. Op basis van eerdere ervaringen hebben we ook ontdekt dat het verminderen van de invloed van natuurlijk licht en geluid de verzameling van fNIRS-signalen verbetert; Daarom verzamelen we alle gegevens in een donkere en stille omgeving30.

Eerdere studies hebben aangetoond dat MT de vingerflexibiliteit na een beroerte effectief kan verbeteren 31, vooral voor de revalidatie van de bovenste ledematen van subacute patiënten32, en daarom veelbelovend is bij het herstellen van de motorische functie en het verbeteren van het vermogen om dagelijkse activiteiten uit te voeren na schade aan de hersenhelft 33,34,35,36. Wanneer een patiënt zijn niet-aangedane arm beweegt, wordt een optische illusie gevormd door een spiegel door de patiënt beschouwd als de beweging van zijn aangedane hand, die de activiteit van zijn visuele en somatosensorische corticale gebieden verhoogt, waardoor de aandacht van de patiënt wordt vergroot en de kans op eenzijdige verwaarlozing wordt verkleind37,38. Op deze manier kan de patiënt er bewust voor kiezen om de aangedane ledematen vaker te gebruiken39. Op basis van traditionele MT geven we rechtstreeks somatosensorische stimulatie en visuele feedback aan het aangedane ledemaat via het AAM-apparaat, wat het onaangename gevoel vermindert dat wordt veroorzaakt door de asynchronie van proprioceptie van de aangedane hand en het gezichtsvermogen40, waardoor een breder therapeutisch potentieel wordt aangetoond dan conventioneel MT. Onze trainingsapparatuur heeft een eenvoudige bedieningsprocedure en een sterk veiligheidsprofiel, met de optie om de training onmiddellijk te stoppen door op de sluitknop te klikken om noodsituaties te voorkomen die zich tijdens de test kunnen voordoen. Bovendien hebben sommige onderzoeken aangetoond dat MT de normalisatie van het evenwicht op het halfrond na een beroerte kan bevorderen door de prikkelbaarheid van M1 te reguleren. In vervolgstudies zullen we fNIRS gebruiken om de functionele connectiviteit in rusttoestand van de hersenschors te evalueren om de veranderingen in de hersenhelft bij RHD-patiënten verder na de behandeling te verifiëren41.

Deze studie heeft verschillende beperkingen. Ten eerste is het taakparadigma dat is gekozen voor de nabij-infraroodspectroscopietest passief, terwijl hersenactivatie meer kan plaatsvinden bij actieve bewegingen. Het taakparadigma van actieve pogingen kan dus geschikter zijn dan passieve beweging. Ten tweede hebben we alleen het M1-gebied gemonitord, maar MT verhoogt ook de neurale activiteit in gebieden die betrokken zijn bij aandachtstoewijzing en cognitieve controle, wat het herstel van de motorische functie kan bevorderen door de cognitieve rol in motorische controle te vergroten42; Daarom kan het monitoren van de prefrontale hemodynamica ook nodig zijn. Bovendien werd vanwege het grote aantal behandelplannen voor de opgenomen patiënten elke dag slechts 10 minuten handrevalidatietraining uitgevoerd. In de toekomst moet de trainingstijd worden verlengd om het revalidatie-effect beter te onderzoeken. Vervolgstudies zijn nodig om het langetermijneffect van deze training te observeren. In de toekomst wordt verwacht dat multicenterstudies met een grote steekproef de meest geschikte revalidatiestrategieën zullen bieden voor vroege RHD-patiënten.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Deze studie werd ondersteund door de Fundamental Research Funds for Central Public Welfare Research Institutes (2019CZ-11) en het Project of China Rehabilitation Research Center (nummer: 2021zx-Q5).

Materials

Hand Active Passive Rehabilitation Trainer Soft Robot Technology Co., Ltd. H1000 FOT-AAM group training/FOT-PM group training
Near-Infrared Brain Functional Imaging System Shimadzu (China) Co.,Ltd. LIGHTNIRS Assessment
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kajtazi, N. I., et al. Ipsilateral weakness caused by ipsilateral stroke: A case series. J Stroke Cerebrovasc Dis. 32 (7), 107090 (2023).
  2. Edwards, L. L., King, E. M., Buetefisch, C. M., Borich, M. R. Putting the "sensory" into sensorimotor control: The role of sensorimotor integration in goal-directed hand movements after stroke. Front Integr Neurosci. 13, 16 (2019).
  3. Peng, Y., et al. Contralateral s1 nerve root transfer for motor function recovery in the lower extremity among patients with central nervous system injury: Study protocol for a randomized controlled trial. Ann Palliat Med. 10 (6), 6900-6908 (2021).
  4. Ingemanson, M. L., et al. Somatosensory system integrity explains differences in treatment response after stroke. Neurology. 92 (10), e1098-e1108 (2019).
  5. Li, X., Huang, F., Guo, T., Feng, M., Li, S. The continuous performance test aids the diagnosis of post-stroke cognitive impairment in patients with right hemisphere damage. Front Neurol. 14, 1173004 (2023).
  6. Hart, E., et al. Neuromotor rehabilitation interventions after pediatric stroke: A focused review. Semin Pediatr Neurol. 44, 100994 (2022).
  7. Yang, S., et al. Exploring the use of brain-computer interfaces in stroke neurorehabilitation. Biomed Res Int. 2021, 9967348 (2021).
  8. Huo, C. C., et al. Prospects for intelligent rehabilitation techniques to treat motor dysfunction. Neural Regen Res. 16 (2), 264-269 (2021).
  9. Carlsson, H., Gard, G., Brogårdh, C. Upper-limb sensory impairments after stroke: Self-reported experiences of daily life and rehabilitation. J Rehabil Med. 50 (1), 45-51 (2018).
  10. Carey, L. M., Matyas, T. A., Baum, C. Effects of somatosensory impairment on participation after stroke. Am J Occup Ther. 72 (3), 7203205100 (2018).
  11. Haghshenas-Jaryani, M., Patterson, R. M., Bugnariu, N., Wijesundara, M. B. J. A pilot study on the design and validation of a hybrid exoskeleton robotic device for hand rehabilitation. J Hand Ther. 33 (2), 198-208 (2020).
  12. Xie, H., et al. Effects of robot-assisted task-oriented upper limb motor training on neuroplasticity in stroke patients with different degrees of motor dysfunction: A neuroimaging motor evaluation index. Front Neurosci. 16, 957972 (2022).
  13. Shin, J., et al. Comparative effects of passive and active mode robot-assisted gait training on brain and muscular activities in sub-acute and chronic stroke. NeuroRehabilitation. 51 (1), 51-63 (2022).
  14. Tsow, F., Kumar, A., Hosseini, S. H., Bowden, A. A low-cost, wearable, do-it-yourself functional near-infrared spectroscopy (diy-fnirs) headband. HardwareX. 10, e00204 (2021).
  15. Wong, A., et al. Near infrared spectroscopy detection of hemispheric cerebral ischemia following middle cerebral artery occlusion in rats. Neurochem Int. 162, 105460 (2023).
  16. Wu, C. W., et al. Hemodynamics and tissue optical properties in bimodal infarctions induced by middle cerebral artery occlusion. Int J Mol Sci. 23 (18), 10318 (2022).
  17. Nogueira, N., et al. Mirror therapy in upper limb motor recovery and activities of daily living, and its neural correlates in stroke individuals: A systematic review and meta-analysis. Brain Res Bull. 177, 217-238 (2021).
  18. French, R. L., Deangelis, G. C. Multisensory neural processing: From cue integration to causal inference. Curr Opin Physiol. 16, 8-13 (2020).
  19. Azim, E., Seki, K. Gain control in the sensorimotor system. Curr Opin Physiol. 8, 177-187 (2019).
  20. Brooks, J. X., Cullen, K. E. Predictive sensing: The role of motor signals in sensory processing. Biol Psychiatry Cogn Neurosci Neuroimaging. 4 (9), 842-850 (2019).
  21. Wen, X., et al. Therapeutic role of additional mirror therapy on the recovery of upper extremity motor function after stroke: A single-blind, randomized controlled trial. Neural Plast. 2022, 8966920 (2022).
  22. Khaw, J., et al. Current update on the clinical utility of MMSE and MoCA for stroke patients in asia: A systematic review. Int J Environ Res Public Health. 18 (17), 8962 (2021).
  23. Pandian, S., Arya, K. N. Stroke-related motor outcome measures: Do they quantify the neurophysiological aspects of upper extremity recovery. J Bodyw Mov Ther. 18 (3), 412-423 (2014).
  24. Gladstone, D. J., Danells, C. J., Black, S. E. The fugl-meyer assessment of motor recovery after stroke: A critical review of its measurement properties. Neurorehabil Neural Repair. 16 (3), 232-240 (2002).
  25. Yang, H., et al. Activities of daily living measurement after ischemic stroke: Rasch analysis of the modified barthel index. Medicine (Baltimore). 100 (9), e24926 (2021).
  26. Bernardes-Oliveira, E., et al. Spectrochemical differentiation in gestational diabetes mellitus based on attenuated total reflection fourier-transform infrared (atr-ftir) spectroscopy and multivariate analysis. Sci Rep. 10 (1), 19259 (2020).
  27. Almhdawi, K. A., Mathiowetz, V. G., White, M., Delmas, R. C. Efficacy of occupational therapy task-oriented approach in upper extremity post-stroke rehabilitation. Occup Ther Int. 23 (4), 444-456 (2016).
  28. Huo, C., et al. Fnirs-based brain functional response to robot-assisted training for upper-limb in stroke patients with hemiplegia. Front Aging Neurosci. 14, 1060734 (2022).
  29. Lin, K. C., Huang, P. C., Chen, Y. T., Wu, C. Y., Huang, W. L. Combining afferent stimulation and mirror therapy for rehabilitating motor function, motor control, ambulation, and daily functions after stroke. Neurorehabil Neural Repair. 28 (2), 153-162 (2014).
  30. Li, H., et al. Upper limb intelligent feedback robot training significantly activates the cerebral cortex and promotes the functional connectivity of the cerebral cortex in patients with stroke: A functional near-infrared spectroscopy study. Front Neurol. 14, 1042254 (2023).
  31. Zhuang, J. Y., Ding, L., Shu, B. B., Chen, D., Jia, J. Associated mirror therapy enhances motor recovery of the upper extremity and daily function after stroke: A randomized control study. Neural Plast. 2021, 7266263 (2021).
  32. Hsieh, Y. W., et al. Treatment effects of upper limb action observation therapy and mirror therapy on rehabilitation outcomes after subacute stroke: A pilot study. Behav Neurol. 2020, 6250524 (2020).
  33. Hsieh, Y. W., Lee, M. T., Chen, C. C., Hsu, F. L., Wu, C. Y. Development and user experience of an innovative multi-mode stroke rehabilitation system for the arm and hand for patients with stroke. Sci Rep. 12 (1), 1868 (2022).
  34. Weatherall, A., Poynter, E., Garner, A., Lee, A. Near-infrared spectroscopy monitoring in a pre-hospital trauma patient cohort: An analysis of successful signal collection. Acta Anaesthesiol Scand. 64 (1), 117-123 (2020).
  35. Roldán, M., Kyriacou, P. A. Near-infrared spectroscopy (nirs) in traumatic brain injury (tbi). Sensors (Basel). 21 (5), 1586 (2021).
  36. Bretas, R., Taoka, M., Hihara, S., Cleeremans, A., Iriki, A. Neural evidence of mirror self-recognition in the secondary somatosensory cortex of macaque: Observations from a single-cell recording experiment and implications for consciousness. Brain Sci. 11 (2), 157 (2021).
  37. Szelenberger, R., Kostka, J., Saluk-Bijak, J., Miller, E. Pharmacological interventions and rehabilitation approach for enhancing brain self-repair and stroke recovery. Curr Neuropharmacol. 18 (1), 51-64 (2020).
  38. Schneider, D. M. Reflections of action in sensory cortex. Curr Opin Neurobiol. 64, 53-59 (2020).
  39. Gandhi, D. B., Sterba, A., Khatter, H., Pandian, J. D. Mirror therapy in stroke rehabilitation: Current perspectives. Ther Clin Risk Manag. 16, 75-85 (2020).
  40. Niu, H., et al. Test-retest reliability of graph metrics in functional brain networks: A resting-state fnirs study. PLoS One. 8 (9), e72425 (2013).
  41. Arun, K. M., Smitha, K. A., Sylaja, P. N., Kesavadas, C. Identifying resting-state functional connectivity changes in the motor cortex using fnirs during recovery from stroke. Brain Topogr. 33 (6), 710-719 (2020).
  42. Deconinck, F. J., et al. Reflections on mirror therapy: A systematic review of the effect of mirror visual feedback on the brain. Neurorehabil Neural Repair. 29 (4), 349-361 (2015).

Tags

Functional Near-infrared Spectroscopy (fNIRS)Right Hemisphere Damage (RHD)Functional Occupational Therapy (FOT)Passive MotionAssisted Active MovementFugl-Meyer Assessment Upper Extremity (FMA-UE)Modified Barthel Index (MBI)Motor Function RecoveryActivities Of Daily LivingBrain Function Remodeling

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Wei, Y., Chen, J., Fang, R., Liu, J., Feng, M., Du, H., Wang, M., Abulihaiti, R., Ling, H., Huang, F. Investigating the Effect of Different Types of Exercise on Upper Limb Functional Recovery in Patients with Right Hemisphere Damage Based on fNIRS. J. Vis. Exp. (204), e65996, doi:10.3791/65996 (2024).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image