JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Türkçe

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

Sağ Hemisfer Hasarı Olan Hastalarda Farklı Egzersiz Türlerinin Üst Ekstremite Fonksiyonel İyileşmesi Üzerine Etkisinin fNIRS'ye Dayalı Olarak Araştırılması

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

Burada, sağ hemisfer hasarı olan hastaların üst ekstremite fonksiyonu üzerinde yardımcı aktif veya pasif hareket ile kombine edilen fonksiyonel ergoterapinin etkisini araştırıyoruz ve fonksiyonel yakın kızılötesi spektroskopisinin beyin fonksiyonlarının yeniden şekillenmesi üzerindeki etkisini araştırıyoruz.

Abstract

Fonksiyonel yakın kızılötesi spektroskopiyi (fNIRS) analiz ederek sağ hemisfer hasarı (RHD) olan hastalarda farklı egzersiz türleri ile birlikte fonksiyonel ergoterapinin (FOT) üst ekstremite motor fonksiyonlarının iyileşmesi ve beyin fonksiyonlarının yeniden şekillenmesi üzerindeki etkilerini araştırmak. Pekin Bo’ai Hastanesi’nde RHD’li hastalar (n = 32) işe alındı ve pasif hareketle birlikte FOT (N = 16) veya yardımlı aktif hareketle kombine FOT (N = 16) almak üzere rastgele ayrıldı. Pasif hareket grubuna (FOT-PM) her seansta 20 dakika fonksiyonel ergoterapi ve 10 dk pasif egzersiz uygulanırken, yardımlı aktif hareket grubuna (FOT-AAM) 20 dk fonksiyonel ergoterapi ve 10 dakika asistanlı aktif egzersiz uygulandı. Her iki gruba da konvansiyonel ilaç tedavisi ve diğer rehabilitasyon tedavileri uygulandı. Tedavi 4 hafta boyunca haftada 5 kez, günde bir kez yapıldı. Tedavi öncesi ve sonrası motor fonksiyon ve günlük yaşam aktivitelerinin (ADL) iyileşmesi, Fugl-Meyer Değerlendirmesi üst ekstremite (FMA-UE) ve modifiye Barthel indeksi (MBI) kullanılarak değerlendirildi ve bilateral motor alanın beyin aktivasyonu fNIRS ile analiz edildi. Bulgular, AAM ile kombine edilen FOT’un, RHD hastalarının üst ekstremitelerinin ve parmaklarının motor fonksiyonunu iyileştirmede, günlük yaşam aktivitelerini gerçekleştirme yeteneklerini geliştirmede ve motor alanın beyin fonksiyonlarının yeniden şekillenmesini kolaylaştırmada PM ile kombine edilen FOT’tan daha etkili olduğunu göstermiştir.

Introduction

Serebral hemisferik hasar, kontralateral uzuvlarınduyusal ve motor işlev bozukluğuna yol açabilir 1,2,3, hastaların motor kontrolünü, hareketliliğini ve fonksiyonel öğrenmesini çeşitli derecelerde olumsuz etkileyebilir4 ve bu nedenle ailelere ve topluma ağır yükler getirebilir5. Sağ hemisfer hasarı (RHD) olan hastalar için iyileşme hızı tatmin edici olmaktan daha azdır. Bununla birlikte, çoğu RHD vakasında, vücudun baskın olmayan tarafında olan etkilenen sol uzuvlar, hastadan ve bakıcılardan yeterince ilgi görmemiştir. Üst ekstremite ve ellerin disfonksiyonunun günlük aktiviteleri gerçekleştirme yeteneğini ve yaşam kalitesini ciddi şekilde etkilediği göz önüne alındığında, RHD hastalarında üst ekstremite fonksiyonunun rehabilitasyon etkisini iyileştirmek için daha uygun bir yönteme ihtiyaç vardır 6,7,8,9,10.

Egzersiz terapisi, hastaların uzuv fonksiyonlarını geri kazanmalarına yardımcı olmak için önemli bir yöntemdir. Beyin hasarı olan hastaların erken rehabilitasyonu için genellikle pasif hareket (PM) ve yardımlı aktif hareket (AAM) eğitim yöntemleri kullanılır. AAM, kendi kas gücü ve dış yardımın bir kombinasyonu ile tamamlanan belirli eklemlerin aktivitesini gerektirir11. Önemli olan, hastanın yardımlı rehabilitasyona aktif olarak katılmasıdır. İnsan beyninin harekete geçmeye hazır olması, motor sistemin motor kontrol döngüsüne dahil edilmesine ve entegre edilmesine yardımcı olabilir. Birçok çalışma, AAM’nin nöroplastik değişikliklere neden olabileceğini ve böylece hastalarda fonksiyonel iyileşmenin artmasına yol açabileceğini göstermiştir12,13.

Fonksiyonel yakın kızılötesi spektroskopisi (fNIRS), optik prensiplere dayalı bir görüntüleme tekniğidir. Dokudaki ışığın zayıflaması ile ışık emici maddelerin farklı konsantrasyonları arasındaki korelasyona göre, fNIRS, beyin dokusundaki oksijenli hemoglobin ve oksijensiz hemoglobindeki konsantrasyon değişikliklerini kantitatif olarak analiz edebilir, böylece serebral korteksin fonksiyonel aktivitesini izleyebilir14. Birçok çalışma, fNIRS’nin serebral hemisfer hasarından sonra beyin oksijenasyonunu ve enerji metabolizmasını izlemenin önemli bir yolu olduğunu göstermiştir 15,16,17. Bu nedenle, fNIRS, serebral hemisfer yaralanmasından sonra üst ekstremite motor fonksiyonunun iyileşmesi ile ilgili serebral korteks değişikliklerini incelemek için uygun bir izleme yöntemi olabilir.

Farklı duyusal girdi yöntemleri tarafından üretilen motor sinyaller ve duyusal korteksin ayarlama durumları farklıdır18,19. Pasif ve aktif hareketler tarafından üretilen duyusal uyaranlar, algının istikrarı ve kişinin çevresinin doğru temsillerini oluşturma yeteneği ile yakından ilişkilidir ve bu da daha sonra kişinin davranışına rehberlik eder20. Bu çalışma, serebral hemisferik yaralanmalı hastalarda farklı egzersiz modlarının erken üst ekstremite rehabilitasyonu ve beyin aktivasyonu üzerindeki etkilerini fNIRS verilerini analiz ederek araştırmak ve gelecekte hastaların kapsamlı rehabilitasyonu için bilimsel stratejiler sağlamak amacıyla tasarlanmıştır.

Bu çalışmanın amacı, RHD hastalarında farklı egzersiz türleri ile birlikte FOT’un üst ekstremite fonksiyonu ve beynin yeniden şekillenmesi üzerindeki etkilerini araştırmaktır. RHD hastalarında FOT-AAM’nin üst ekstremite fonksiyonunu ve beyin aktivasyonunu iyileştirmede FOT-PM’den daha etkili olduğunu varsaydık.

Protocol

Bu çalışma tek kör randomize kontrollü bir çalışmaydı ve Çin Rehabilitasyon Araştırma Merkezi Etik Komitesi (CRRC-IEC-RF-SC-005-01) tarafından onaylandı ve Çin Klinik Araştırmalar Kayıt Defteri’ne (MR-11-23-023832) kaydedildi. 1. Katılımcılar Mevcut literatüre21 dayanarak, örneklem büyüklüğünü hesaplamak için standart olarak 4 haftalık tedaviden sonra deney grubunun ve kontrol grubunun bildirilen Fugl-Meyer Değerlendirmesi üst ekstremite (FMA-UE) skorlarını kullanın. 0.28’lik tahmini etki büyüklüğü, 0.05’lik bir test seviyesi (α), Z değeri için iki taraflı bir dağılım ve 0.8’lik bir güç için hesaplanan örneklem büyüklüğü 28’dir. Bırakma oranının olduğunu varsayarsak, gerekli nihai örneklem büyüklüğü 32’dir. Çin Rehabilitasyon Araştırma Merkezi’nin Ergoterapi Bölümünden hastaları işe alın. Hastaları aşağıdaki dahil etme kriterlerine göre seçin: ilk başlangıçlı sağ hemisferik yaralanma (RHD) tanısı; 3 ay içinde başlangıç zamanı; 18 ila 75 yaş arası; Mini Zihinsel Durum Muayenesi (MMSE) puanı22> 20; Üst ekstremite ve el için Brunnstrom evre I veya II23 ; ve sağ elini kullanma. Belirgin depresyon, anksiyete veya eşzamanlı ciddi fiziksel hastalıkları olan hastalar hariç tutuldu ve eğitimle işbirliği yapmayanlar hariç tutuldu. Yalnızca çalışmadan önce bilgilendirilmiş bir onay formu imzalayan katılımcıları dahil edin. İşe alım akış şeması Şekil 1’de gösterilmektedir. 2. Rastgeleleştirme ve tahsis Deneysel kriterlere uyan hastaları rastgele Deney grubu (EG) ve Kontrol grubu (KG) olarak ayırın. Randomizasyon prosedürünü bir bilgisayarda rastgele bir veri üreteci ile gerçekleştirmek için denek değerlendirmesine veya seçimine dahil olmayan bir terapist atayın (https://www.randomizer.org/). 3. Müdahale Her iki gruba da konvansiyonel ilaç tedavisi ve konvansiyonel rehabilitasyon verin. Tüm hastalara günde toplam 30 dakika, haftada 5 gün, günde 20 dakika fonksiyonel mesleki terapi (FOT) ve 10 dakika farklı üst ekstremite egzersizi (EG aktif yardımlı hareket gerçekleştirdi ve CG pasif hareket gerçekleştirdi) verin. Müdahalenin tutarlılığını sağlamak için, tüm müdahaleleri gerçekleştirecek bir terapist seçin ve bu terapiste araştırma öncesi eğitim verin. Fonksiyonel mesleki terapi (FOT):NOT: Hasta, sağlıklı taraftaki eldiven tarafından tahrik edilen parmak kavrama hareketlerini gerçekleştirmek için etkilenen parmağın metakarpofalangeal ve interfalangeal eklemlerini kullanır.Terapistin etkilenen uzvun omzunu, dirseğini, bileğini, başparmağını ve parmaklarını yaklaşık 1 dakika boyunca pasif olarak hareket ettirmesini sağlayın. Pasif hareketlerden sonra, hastaya etkilenmemiş uzuv ve elini kullanarak etkilenen uzuv ve eli harekete geçirmesi ve köpük silindiri itmek, tahta bir çiviyi kaldırmak, küçük tahta çubukları kaldırmak ve bir top tutmak gibi aktiviteleri gerçekleştirmesi talimatını verin. Hastanın durumuna göre her eğitim seansı için iki ila üç aktivite seçin. Yardımlı aktif hareket (AAM)Eğitilecek el için bir rehabilitasyon eğitim cihazı seçin. Cihaz, hastanın pasif veya aktif hareketler gerçekleştirmesine yardımcı olmak için tasarlanmıştır. Akıllı Ayna Modu’nu seçin ve Süreyi 10 dakikaya ayarlayın. Hastaya duygularını sorun ve hastanın deneyimine ve toleransına göre 1-10 seviyeleri arasından seçim yapın. Ardından Başlat düğmesine tıklayın. Etkilenmemiş el istemli kavrama gerçekleştirirken, hastaya hareketi gözlemlemesini ve eldiven yardımıyla etkilenen el ile kavramaya çalışmasını söyleyin (Şekil 2A). Etkilenmemiş el istemli olarak açılırken, hastaya hareketi gözlemlemesi ve eldiven yardımıyla etkilenen elin parmaklarını açmaya çalışması talimatını verin (Şekil 2B)NOT: Etkilenmeyen el kavradığında, etkilenmeyen eldiven üzerindeki sensörler engellenen ışık sinyalini algılayamaz ve etkilenmeyen taraftaki eldivenin kavraması tetiklenir. Etkilenmeyen el açıldığında, etkilenmeyen eldiven üzerindeki sensörler bir ışık sinyali algılar ve etkilenmemiş eldeki eldivenin açılmasını tetikler. Yukarıdaki işlemi 10 dakika boyunca döngüsel olarak tekrarlayın, ardından ekipman eğitim sürecini otomatik olarak sonlandıracaktır. Pasif hareket (PM)Hastanın pasif kavrama ve el açma işlemleri için aynı cihazı kullanmasını sağlayın. İlgili eldiveni etkilenen elinizin üzerine yerleştirin. Pasif Modu seçin, Süreyi 10 dakikaya ayarlayın, yoğunluğu hastanın hislerine göre 1-10 seviyeleri arasında ayarlayın ve ardından Başlat düğmesine tıklayın. Hastaya rahat kalmasını ve etkilenen elini eldiven yardımıyla kapatıp açmasını söyleyin (Şekil 2C). Hastanın 10 dakika devam etmesini sağlayın, ardından cihaz eğitimi otomatik olarak sonlandıracaktır. 4. Değerlendirme Başka bir terapist tarafından yapılan klinik değerlendirmelerin grup görevlerine kör olmamasını sağlayın. Bu terapistin her hastayı iki kez değerlendirmesini sağlayın: bir kez müdahaleden önce ve bir kez 4 haftalık müdahaleden hemen sonra.Yaş, cinsiyet ve yaralanma türü dahil olmak üzere temel hasta bilgilerini toplayın. Üst ekstremite için Fugl-Meyer Değerlendirmesini (FMA-UE) kullanarak müdahale öncesi ve sonrası üst ekstremite motor fonksiyonunu değerlendirin24. Ek olarak, hastaların el fonksiyonunu değerlendirmek için FMA’nın (FMA-WH) bilek-el bileşenini kullanın. Modifiye edilmiş Barthel indeksini (MBI) kullanarak günlük aktiviteleri gerçekleştirme yeteneğini değerlendirin25. fNIRS kullanarak pasif motor görevler sırasında birincil motor alanların aktivasyonunu izleyin. Fonksiyonel yakın kızılötesi spektroskopisi veri toplamafNIRS verilerini toplamak için araştırma tipi bir yakın kızılötesi beyin fonksiyonel görüntüleme sistemi edinin. Böyle bir sistem, oksihemoglobin (Δ[Oksi-Hb]) ve deoksihemoglobin (Δ[Deoksi-Hb]) konsantrasyonundaki ve toplam hemoglobin konsantrasyonundaki (Δ[Hb]) değişiklikleri izlemek için üç dalga boyunda yakın kızılötesi ışık (780, 805 ve 830 nm) kullanır; örnekleme hızı 13 Hz’dir. Uluslararası 10-20 sistemine göre, bilateral birincil motor korteks (M1) üzerine toplam 20 kanallı 4 ışık kaynağı yayıcı ve 4 dedektör yerleştirin. Belirli pozisyonlar için Şekil 3’e bakın. Görev prosedürüfNIRS değerlendirmesini, adım 4.1.6.2-4.1.6.9’da açıklandığı gibi modüler bir paradigmada (dinlenme [15 s]-görev [30 s]-dinlenme [15 s]) ardışık 5 denemede gerçekleştirin (bkz. Şekil 4). fNIRS bilgisayar arayüzünü açın ve hastanın temel bilgilerini girin. Ardından, 2X4 (R), 2X4 (L) optode düzenlemesini seçin. 15-30-15 görev paradigmasını seçin ve değerlendirme süresini 5 olarak ayarlayın. Yakın kızılötesi sistem cihazını, optodların yerleşimine göre hastanın üzerine yerleştirin. Yayıcıların ve dedektörlerin konumlarını ayarlayın ve optodlar kafa derisi ile yakın temas halinde olacak şekilde saçı dikkatlice çıkarın. Ayarlama tamamlandıktan sonra OK düğmesine tıklayın. Sistemin otomatik sinyal ayarlama arayüzüne gidin, Bekleme’ye tıklayın ve tüm kanalları yeşil (iyi sinyal) görüntülenecek şekilde ayarlayın. Eldiveni hastanın etkilenen elinin üzerine yerleştirin. Pasif Egzersiz modunu seçin. Antrenman sıklığı kuvvete göre değişeceği için test sırasında her denek için ortalama kuvveti yani 5 vites seçin. fNIRS bilgisayar arayüzündeki Başlat düğmesine tıklayın. Görevi 3 aşamada gerçekleştirin. 15 s’lik bir başlangıç dinlenme fazını ölçün, 15 s’den 0 s’ye kadar geri sayın. Bu işlem sırasında, hastaya sandalyede sessizce oturmasını, hareketsiz kalmasını ve beynin rahat bir durumda olması için başka şeyler düşünmemeye çalışmasını söyleyin. Süre 0 saniyeye kadar geri saydığında, el cihazının Başlat düğmesine tıklayın. Hastanın etkilenen eli, eldiven yardımıyla pasif kavrama ve açma hareketlerine başlayacaktır. Bu sırada bilgisayar, pasif hareketin süresi olan 30 saniyeden geriye doğru geri saymaya başlayacaktır. Geri sayım 0 saniyeye ulaştığında, egzersizi sonlandırmak için el cihazının Durdur düğmesine tıklayın. Kavrama ve açma sıklığı cihaz tarafından ayarlanır; 30 s görevi sırasında 3 kez 3 kavrama ve açma döngüsü tamamlanacaktır. Daha önce anlatıldığı gibi 15 saniye daha dinlenme periyoduna başlayın. Bu aralık geçtiğinde, ilk dinlenme-görev-dinlenme testi sona erer. Yukarıdaki dinlenme-görev-dinlenme testini 5 kez tekrarlayın ve ardından fNIRS testini sonlandırın. Yakın kızılötesi veri analizi:Bu analiz için, aşağıda açıklandığı gibi fNIRS sisteminde kurulu olan veri analiz yazılımını kullanın. Tüm kanallardaki ciddi hareket artefaktlarının neden olduğu aykırı verileri ve bırakılan verileri ortadan kaldırın.NOT: Bu protokol gerçekleştirildiğinde, EG’de 1 aykırı değer, CG’de 1 aykırı değer ve CG’de 2 aykırı değer bırakılan veri durumu elimine edilmiştir. Belirgin hareket artefaktları olan tüm kanalları atın. Sol ve sağ kanalların (her tarafta 10 kanal) ayrı ayrı bindirme ortalamasını alın. Mekanik gürültü ve fizyolojik gürültü dahil olmak üzere sinyalde belirgin periyodik dalgalanmalara sahip gürültü bileşenlerini çıkarmak için bir bant geçiren filtre (0.01-0.08 Hz) kullanın. Ortadan kaldırılması gereken fizyolojik gürültü türleri arasında kalp atış hızı (yaklaşık 1 Hz), solunum (yaklaşık 0.2-0.3 Hz), Mayer dalgaları (yaklaşık 0.1 Hz) ve aşırı düşük frekanslı fizyolojik dalgalanmalar (<0.01 Hz) bulunur. Deneysel görevin başlamasından önceki ve sonraki 15 saniyeyi temel alın ve test birimi olarak bir blok alın (dinlenme [15 s]-görev [30 s]-dinlenme [15 s]). Beş bloğu üst üste getirin ve ortalamayı alın. Yumuşatma için Savitzky-Golay yöntemini kullanın. Düzgünleştirme noktalarının sayısını 5 ve düzgünleştirme sürelerinin sayısını 126 olarak ayarlayın. Ön işlemden sonra, integral ve centroid değerlerini hesaplayın. İki grupta sentroid değerlerin, integral değerlerin ve müdahale öncesi ve sonrası farklılıklarının normalliğini test etmek için Shapiro-Wilk testini (Shapiro-Wilk, SW) kullanın; Elde edilen P değeri >0.05 ise normal olarak dağıtılan verileri göz önünde bulundurun. Müdahaleden önce ve sonra iki grup arasındaki verileri karşılaştırmak için bağımsız örneklem t-testini kullanın. Müdahaleden önce ve sonra iki grup içindeki centroid değerlerini ve integral değerlerini karşılaştırmak için eşleştirilmiş örneklem t-testini kullanın. 5. İstatistik İstatistiksel analiz için SPSS kullanın. SW testini kullanarak verilerin normalliğini test edin. Her gruptaki hastaların genel verilerini Fisher’ın kesin testi veya bağımsız örneklem t-testi kullanarak karşılaştırın. Davranışsal veriler, tekrarlanan ANOVA kullanılarak gruplar arasında ve gruplar içinde karşılaştırıldı ve ortalama ± standart sapma olarak tanımlandı.

Representative Results

Taban çizgisiEkim 2021’den Haziran 2023’e kadar 35 hastayı işe aldık ve bunlardan 32’si çalışmayı tamamladı; Çalışma sırasında hiçbir hasta herhangi bir advers olay yaşamamıştır. İki hasta grubunun klinik semptomları ile ilgili olarak (Tablo 1), EG ve KG’nin ortalama yaşları sırasıyla 53.19 ± 10.72 ve 55.88 ± 12.32 yıl (P = 0.515) idi. Cinsiyet, hastalık tipi, FMA-UL skorları ve MBI skorları arasında anlamlı fark yoktu (P > 0.05). Girişim öncesi her iki gruptaki tüm hastaların FMA-WH skorları 0 puan idi. FMA-UL yüksek klinik öneme sahiptir ve beyin hasarı olan hastalarda üst ekstremite tutulumunu etkili ve güvenilir bir şekilde değerlendirebilir. FMA-UL’de toplam 33 üst ekstremite değerlendirme maddesi vardır ve her tek yönlü puan, tam tamamlama için 2 puan, kısmi tamamlama için 1 puan ve tamamlamama için 0 puan olarak atanır. Toplam olası üst ekstremite hareketi skoru 66 puandır. FMA-UL’nin bir alt kategorisi olarak, bilek-el ölçeği (FMA-WH), toplam olası puanı 24 puan olan 12 öğeye sahiptir. Tekrarlanan ölçümlerin sonuçları, varyans analizi, grubun FMA-UL skoru üzerindeki ana etkisinin anlamlı olduğunu gösterdi, F = 5.564, p = 0.030, ɳ2p = 0.214; zamanın ana etkisi anlamlıydı, F = 34.716, p < 0.001, ɳ2p = 0.831; grup ve zamanın etkileşim etkisi anlamlıydı, F = 5.554, p = 0.030, ɳ2p = 0.256. (Tablo 2) Grubun FMA-WH skoru üzerindeki ana etkisi anlamlıydı, F = 8.817, p = 0.006, ɳ2p = 0.227; zamanın ana etkisi anlamlıydı, F =13.357, p = 0.001, ɳ2p = 0.308; Zaman ve grup arasındaki etkileşim etkisi anlamlıydı, F = 8.817, p = 0.006, ɳ2p = 0.227. (Tablo 2). Modifiye edilmiş Barthel indeksi, günlük aktiviteleri gerçekleştirme yeteneğini değerlendirmek için yaygın olarak kullanılır ve bir kişinin bu tür on temel aktiviteyi gerçekleştirme yeteneğini ölçer. Barthel indeksinde mümkün olan toplam puan 100 puandır ve puan ne kadar yüksekse, hastanın günlük yaşam aktivitelerini gerçekleştirme yeteneği o kadar güçlü olur. Grubun MBI skoru üzerindeki ana etkisi anlamlıydı, F = 8.512, p = 0.007, ɳ2p = 0.221; zamanın ana etkisi anlamlıydı, F = 588.559, p < 0.001, ɳ2p = 0.952; grup ve zaman arasındaki etkileşim etkisi anlamlıydı, F = 10.425, p = 0.003, ɳ2p = 0.258. (Tablo 2). İntegral değer, görevin yürütülmesi sırasında kan oksijen sinyalinin integralidir ve görev sırasındaki hemodinamik yanıtın büyüklüğünü yansıtır. Centroid değeri, tüm görev süresi boyunca kan oksijen sinyali değişim alanının merkezinin dikey çizgisi tarafından gösterilen zaman (s) değeridir ve hemodinamik yanıtın27 hızını temsil eden görev boyunca zaman seyri değişikliklerinin bir göstergesidir. Girişimden önce iki grup arasında integral veya centroid değerlerde anlamlı bir fark yoktu (Şekil 5A) (P > 0.05). Girişim sonrası, KG’deki deneklerin sağ hemisferinin integral değeri 0.20 ± 0.32, EG’deki deneklerin sağ hemisferinin integral değeri -0.06 ± 0.24 idi ve iki grubun genel ortalamalarında anlamlı bir fark vardı (t = -2.489, d = 0.92, P = 0.020, P < 0.025 istatistiksel olarak anlamlı kabul edilir) (Tablo 3). Girişim sonrası, KG’deki deneklerin sol hemisferinin integral değeri 0.18 ± 0.32, EG grubundaki deneklerin sol hemisferinin integral değeri -0.04±0.26 idi ve iki grubun genel ortalamalarında anlamlı bir fark yoktu (t=-1.975, P=0.059, d=0.75). Girişim sonrası iki grup arasında centroid değerlerinde anlamlı fark yoktu (P > 0.025) (Şekil 5B). Şekil 1: İşe alım akış şeması. Salgın nedeniyle 2 denek gereksinimleri karşılamayan ve 1 denek okulu bırakan toplam 35 denek işe alındı ve son olarak 32 denek dahil edildi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın. Şekil 2: Farklı hareket modları ile üst ekstremite rehabilitasyon eğitimi. (A,B) EG aktif el rehabilitasyon eğitimi veriyor. (C) CG’nin pasif el rehabilitasyon eğitimi vermesi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın. Şekil 3: Işık huzmelerinin düzenlenmesi ve konumu. Kırmızı bir daire bir ışık kaynağını, mavi bir daire bir dedektörü temsil eder ve aralarında ışının yolu gösterilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın. Şekil 4: Görev paradigması. Test ünitesi olarak bir dinlenme (15 sn)-görev (30 sn)-dinlenme (15 sn) kullanıldı ve toplam 5 kez tekrarlandı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın. Şekil 5: İki hasta grubunda sağ hemisferin centroid değerlerinin ve integral değerlerinin dağılımlarını gösteren dağılım grafikleri. (A) Müdahaleden önce. (B) Müdahaleden sonra. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın. Değişken PM (n = 16) AAM (n = 16) p değeri Cinsiyet (erkek/kadın) 9/7 8/8 1 Yıl cinsinden yaş (ortalama ± SD) 53,19 ± 10,72 55,88 ± 12,32 0.515 Tip (hemorajik / iskemik) 9/7 6/10 0.479 Tablo 1: Konu özellikleri. FMA: Fugl-Meyer Değerlendirmesi; MBI: Değiştirilmiş Barthel İndeksi; PM: pasif hareket; AAM: yardımlı aktif hareket; FOT: fonksiyonel mesleki terapi. Değerlendirme Göstergeleri Ana Etki (Grup) Ana Etki (Zaman) Etkileşim Etkisi (Grup x Zaman) F P değerleri η²p F P değerleri η²p F P değerleri η²p FMA-UL 5.564 0.03 0.214 34.716 <0.001 0.831 5.554 0.03 0.256 FMA-WH (İngilizce) 8.817 0.006 0.227 13.357 0.001 0.308 8.817 0.006 0.227 MBI (MBI) 8.512 0.007 0.221 588.559 <0.001 0.952 10.425 0.003 0.258 Tablo 2: GRUP, ZAMAN ve FMA-UL, FMA-WH ve MBI üzerindeki etkileşim etkisi üzerinde yapılan tekrarlanan iki yönlü varyans analizi sonuçları. Yardımlı Aktif Hareket Grubu Pasif Hareket Grubu SD ± ortalama SD ± ortalama T değeri P değeri Cohen’in d İntegral değer Sol -0,04 ± 0,26 0,18 ± 0,32 -1.975 0.059 0.75 Sağ -0,06 ± 0,24 0,20 ± 0,32 -2.489 0.02 0.92 Centoid değeri Sol 13.03 ± 10.45 11.54 ± 9.13 0.396 0.695 0.15 Sağ 11.04 ± 12.00 12,58 ± 10,98 -0.351 0.728 0.13 Tablo 3: Müdahale sonrası iki grup arasında fNIRS verilerinin karşılaştırılması.

Discussion

Bu çalışmada, yakın kızılötesi spektroskopi kullanılarak, farklı egzersiz modlarında üst ekstremite fonksiyonel eğitimi ile kombine edilen FOT’un RHD hastalarının erken rehabilitasyonu üzerindeki etkisini araştırdık. FOT, sonraki eğitimi kolaylaştırmak için hastanın sert üst ekstremiteleri pasif olarak hareket ettirmesine yardımcı olur. Önemli olan, sağlıklı elin, etkilenen eli amaçlı, önemli ve pratik işlevsel görevleri yerine getirmeye, gerçek hayattaki nesneleri kullanmaya ve mümkün olduğunca gerçek senaryoları simüle etmeye yönlendirmesidir28. Bu, hastanın tedavi için coşkusunu uyarabilir ve hastanın aktif hareketini en üst düzeye çıkarabilir. AAM’nin en can alıcı noktası, hastanın hareketinin etkilenmemiş uzuv ve el tarafından yönlendirilirken, etkilenen uzuv ve elin spontan aktif bir girişimde bulunmasıdır ki bu onu pasif hareketten ayıran en önemli özelliktir. Rehabilitasyon cihazları, hastalara gerçek zamanlı görsel ve dokunsal geri bildirim verir ve rehabilitasyon eğitiminde merkezi sinir sistemi ile çevre arasında kapalı bir döngüyü tamamlar29.

Rehabilitasyon görevi için eğitimde karmaşık teknikler yoktur, ancak fNIRS’li hastaları değerlendirirken dikkate alınması gereken çok sayıda uyarı vardır. İyi bir fNIRS sinyali sağlamak ve hareket artefaktlarının test sonuçlarına müdahale etmesini önlemek için, genellikle deneğin önündeki masaya bir kafa tutucu yerleştiririz. Masanın yüksekliğini, deneğin çenesi rahatsızlığa neden olmadan baş tutucusuna dayanacak şekilde ayarlıyoruz. Bu, hareket sırasında başın sallanmasını azaltmaya yardımcı olur. Ek olarak, kafa derisindeki cilt yağı optik sinyali etkileyecektir; Buna göre, sinyal kalitesini sağlamak için deneyden önce hastanın kafasındaki yağı yağ emici kağıt ile siliyoruz. Önceki deneyimlere dayanarak, doğal ışık ve sesin etkisini azaltmanın fNIRS sinyallerinin toplanmasını iyileştirdiğini de bulduk; Bu nedenle, tüm verileri karanlık ve sessiz bir ortamda topluyoruz30.

Önceki çalışmalar, MT’nin inme 31 sonrası, özellikle subakut hastaların32 üst ekstremite rehabilitasyonu için parmak esnekliğini etkili bir şekilde iyileştirebileceğini göstermiştir ve bu nedenle serebral hemisfer hasarından sonra motor fonksiyonun geri kazanılmasında ve günlük aktiviteleri gerçekleştirme yeteneğinin geliştirilmesinde büyük umut vaat etmektedir 33,34,35,36. Bir hasta etkilenmemiş kolunu hareket ettirdiğinde, bir ayna tarafından oluşturulan optik bir yanılsama, hasta tarafından etkilenen elinin hareketi olarak kabul edilir, bu da görsel ve somatosensoriyel kortikal alanlarının aktivitesini arttırır, böylece hastanın dikkatini arttırır ve tek taraflı ihmal olasılığını azaltır37,38. Bu şekilde, hasta bilinçli olarak etkilenen uzuvları daha sık kullanmayı seçebilir39. Geleneksel MT temelinde, etkilenen uzuv AAM cihazı aracılığıyla doğrudan somatosensoriyel stimülasyon ve görsel geri bildirim sağlıyoruz, bu da etkilenen elin ve görme40’ın propriyosepsiyonunun eşzamansızlığının neden olduğu hoş olmayan hissi azaltır, böylece geleneksel MT’den daha geniş terapötik potansiyel gösterir. Eğitim ekipmanımız basit bir çalıştırma prosedürüne ve güçlü bir güvenlik profiline sahip olup, test sırasında oluşabilecek acil durumlardan kaçınmak için kapat düğmesine tıklayarak eğitimi hemen durdurma seçeneği vardır. Ek olarak, bazı çalışmalar MT’nin M1’in uyarılabilirliğini düzenleyerek inme sonrası hemisfer dengesinin normalleşmesini destekleyebileceğini göstermiştir. Takip çalışmalarında, RHD hastalarında tedaviden daha sonra serebral hemisfer değişikliklerini doğrulamak için serebral korteksin dinlenme durumu fonksiyonel bağlantısını değerlendirmek için fNIRS’yi kullanacağız41.

Bu çalışmanın bazı sınırlılıkları vardır. İlk olarak, yakın kızılötesi spektroskopi testi için seçilen görev paradigması pasiftir, oysa beyin aktivasyonu aktif hareketlerde daha fazla ortaya çıkabilir. Bu nedenle, aktif girişimlerin görev paradigması pasif hareketten daha uygun olabilir. İkincisi, sadece M1 alanını izledik, ancak MT aynı zamanda dikkat tahsisi ve bilişsel kontrol ile ilgili alanlarda nöral aktiviteyi de artırıyor, bu da motor kontroldeki bilişsel rolü artırarak motor fonksiyonun iyileşmesini teşvik edebiliyor42; Bu nedenle, prefrontal hemodinamiğin izlenmesi de gerekli olabilir. Ayrıca, yatan hastalar için çok sayıda tedavi planı olması nedeniyle, her gün sadece 10 dakikalık el rehabilitasyon eğitimi verildi. Gelecekte, rehabilite edici etkiyi daha iyi keşfetmek için eğitim süresi uzatılmalıdır. Bu eğitimin uzun vadeli etkisini gözlemlemek için takip çalışmalarına ihtiyaç vardır. Gelecekte, büyük örneklemli çok merkezli çalışmaların, erken RHD hastaları için en uygun rehabilitasyon stratejilerini sağlaması beklenmektedir.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Bu çalışma, Merkezi Kamu Refahı Araştırma Enstitüleri için Temel Araştırma Fonları (2019CZ-11) ve Çin Rehabilitasyon Araştırma Merkezi Projesi (sayı: 2021zx-Q5) tarafından desteklenmiştir.

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