经皮的迷走神经刺激结合机器人卒中后康复改善上肢功能

文摘

标准的康复治疗的疗效改善卒中后上肢功能是有限的;因此,选择策略是必要的。迷走神经刺激(VNS)配合康复治疗是一种很有前途的方法,但是这种技术的侵袭性限制了其临床应用。最近,一个非侵入性方法来刺激迷走神经了。本研究的目的是探讨无创性迷走神经刺激法结合康复机器人能否增强上肢功能在慢性中风。这种组合的安全性和有效性评估在理论水平,双盲,semirandomized假对照试验。14例慢性缺血性或出血性中风患者随机分配到机器人协助治疗与真实或虚假的迷走神经刺激法,对10个工作日交付。疗效评估的变化上肢Fugl-Meyer得分。干预后,没有不良事件和Fugl-Meyer分数更好的在现实组相比,虚假的组。我们初步研究证实迷走神经刺激法在中风患者是可行的,可以产生轻微的临床改善协会机器人康复。 Compared to traditional stimulation, noninvasive VNS seems to be safer and more tolerable. Further studies are needed to confirm the efficacy of this innovative approach.

1。介绍

上肢损伤是一种常见的中风的结果与深刻的影响患者的生活质量。因为标准的康复治疗的疗效有限,选择策略是必要的。课本在中风患者康复很有用,因为它允许一个密集以及特定于任务的训练特点是高的重复动作强烈激励环境中(1- - - - - -3]。几项研究已经探讨了可能加强机器人的作用与非侵入性治疗的人类大脑刺激技术,如重复经颅磁刺激(rTMS),可以诱导神经可塑性通过长期势差- /抑郁(LTP - / -)像现象4]。虽然有趣,但证据来支持这一战略仍然很低(5,6]。事实上,文学的分析协会公布的数据似乎表明,rTMS机器人训练具有相同的临床获得来自机器人单独治疗。此外,rTMS禁忌的患者患有出血性中风的风险诱发癫痫发作(7]。由于这些原因,在替代技术的发展有极大的兴趣能培养的神经调节机器人治疗的效果。

迷走神经刺激(VNS)被批准作为辅助治疗难治性癫痫和抑郁但正在接受调查的范围广泛的神经系统疾病(8]。尤其值得一提的是,最近的研究表明,迷走神经刺激法配合康复明显改善模型大鼠前肢力量和运动速度的缺血性[9和出血性中风10]。迷走神经刺激法被认为是提高康复的好处通过促进神经可塑性(11]。初步的数据(12)表明,这样的方法也可行的病人;然而,这种技术的扩散由其侵袭性是有限的。事实上,迷走神经刺激法需要手术植入刺激器的颈迷走神经的分支。最近,已经提出了一个非侵入性技术,包括经皮的刺激迷走神经(一家电视台tvn)在外部听觉通道内耳屏。两个神经影像(13和神经生理学14]研究已经证明,一家电视台tvn对大脑活动的影响效应引起的传统非常相似,侵入性迷走神经刺激法。

本研究的目的是探索一家电视台tvn能否提高效益由机器人在上肢的运动功能康复慢性中风。这种组合的安全性和有效性评估在理论水平,双盲,semirandomized假对照试验。

2。材料和方法

研究了相应的赫尔辛基宣言,并经当地伦理委员会批准。这项研究提出了脑血管疾病的门诊求诊的患者校园Bio-Medico大学医院。入选标准如下:(一)首次缺血性或出血性中风之前至少1年;(b)手功能障碍;(c)和能力给予知情同意和理解指令。排除标准如下:(一)以前在迷走神经外科手术;(b)炉率低(< 60 bpm);(c)认知障碍或任何实质性的警觉性下降,语言接待,或关注,可能会妨碍理解为电机测试指令;(d)失用症;(e)过度的疼痛在任何关节局部麻痹的肢体; (f) advanced liver, kidney, cardiac, or pulmonary disease; (g) history of significant alcohol or drug abuse; (h) depression or use of neuropsychotropic drugs such as antidepressants or benzodiazepines; (i) and pregnancy.

14例慢性缺血性或出血性中风患者随机与真实或虚假的一家电视台tvn相关机器人协助治疗,10个工作日交付。疗效评估的变化上肢Fugl-Meyer评估(FMA)得分。评估安全、刺激期间,心率(HR)和血压(BP)都是被监控的。此外,一家电视台tvn的耐受性,测试受试者询问不愉快感觉的存在或其他不适。每一天,患者接受一个会话的机器人治疗后立即真实或虚假的刺激。所有患者在基线评估(基线)和治疗两周后(post)。在基线评估神经损伤和残疾,我们还包括以下范围:美国国立卫生研究院的中风尺度(署),兰金规模,规模Ashworth Barthel指数和修改。痉挛状态评估修改Ashworth规模在四个不同的关节受影响的部门:肩、肘、手腕和手指。为每一个病人,累计得分是通过总结获得的分数的四个关节。累积分数范围从0(无强直状态)16(最大强直状态,即。,得分4考虑关节)。

的刺激耳迷走神经分支进行通过电刺激器(Twister-EBM)和两个Ag-AgCl电极(直径5毫米)放置在左外耳道内耳屏。虚假的刺激,电极连接到左耳垂,外面的解剖区域的神经支配耳迷走神经的分支。一家电视台tvn交付是列车持续30年代和600脉冲由(intratrain脉冲频率= 20赫兹;脉冲持续时间= 0.3 ms)重复每5分钟60分钟。刺激的强度是单独调整水平等上面下面的检测阈值和痛阈。降低心脏副作用的风险,只有左耳很刺激,因为心脏迷走神经纤维被认为起源于右侧(15]。

机器人疗法是在近端或远端部分受影响的肢体根据损伤的程度和医生的选择。的InMotion2 shoulder-elbow系统(交互式运动技术有限公司)(16)是用于肢体近端部分和InMotion3手腕系统(交互式运动技术公司。)17)治疗远端部分。InMotion2机器人由一个直接激励机制,提供了两个平移自由度肘部和前臂运动。机器人运动是使由于阻抗控制,指导或扰乱病人的运动。InMotion3机器人使单边手腕训练特点是低惯性端点和摩擦。弯曲伸缩和radial-ulnar偏差保证由于两个侧式致动器连接到一个微分机制,虽然pronation-supination是由另一个直流电机驱动。阻抗控制是协助病人的运动实现的。每天320协助机器人治疗由三个交易日的点对点运动,从中心到八出站目标,还夹杂着四个交易日16无助的记录点对点运动。机器人援助在每个会话中对病人的性能调优的16点对点会议。在培训期间,患者需要移动的自学速度3 s的最长时间槽。机器人治疗每日连续10个工作日内,交付后立即真实或虚假的一家电视台tvn的结束。 A physical and rehabilitation medicine doctor attended and assisted patients during treatment. During the intervention period, patients did not receive any additional physical therapy. Pharmacological therapy was also unchanged. Researchers randomizing patients and researchers delivering tVNS were not involved in outcome assessments and data analysis; moreover, rehabilitation doctors, patients, and researchers involved in data analysis were blind to the type of tVNS delivered (i.e., sham or real), in order to obtain a double-blind study design.

2.1。统计数据

统计分析了使用IBM SPSS统计(版本。24)。在检查基线临床措施组没有差异,postintervention菲利普-马萨的两组分数和百分数表示的基线相比通过Mann-Whitney测试。

为了评估安全的刺激,我们测量收缩压,舒张压,心率,之前和之后的每一个刺激,每一天,十天。对于每个这些措施,我们进行了混合模式重复方差分析与天(十级)和prepost水平(2)主题因素和组内(两个水平:真实的和虚假的)之间的主体因素。修正球形侵犯和多重比较。

3所示。结果

七个病人被随机分为机器人协助治疗与真正的一家电视台tvn和七个病人与虚假的一家电视台tvn相关机器人协助治疗。一个虚假的病人撤回同意之前治疗的第一次会议。另一个虚假的病人了,因为很难达到医院的第二天治疗后。这些病人的数据并不包括在分析中。因此,共有12名患者完成了研究:7真实(平均年龄53.7±15.6年,4男性)和5骗局(平均年龄55.6±15.9年,3男性)。真实的和虚假的组没有显著不同的关于年龄、性别、类型的中风(出血性与缺血性)和病变。时间从中风发病和临床状态基线(特别是FMA评分)两组之间是不同的,但这种差异没有统计学意义( 一致)(表1)。

治疗是安全的和可以忍受的。没有不良事件,不愉快的感觉,或其他不适。没有一个病人需要停止刺激。收缩压,方差分析混合模型显示没有明显的主效应也不显著的相互作用因子天( 一致)。但是我们发现一个重要prepost组互动(F(1.9)= 7.335, ),主要是群际收缩压相关差异(F(1.9)= 9.986, ),每组内没有发现prepost显著差异。这个分析了两组平均收缩压差异显著,但刺激这个参数(图上没有显著的影响1)。类似的行为显示,舒张压,我们只发现了一个重大prepost组互动(F(1.9)= 7.328, )。组没有显著差异和prepost每组的差异(图中被发现2)。人力资源的措施,我们只发现了一个重大prepost主要作用(F(1.9)= 32.497, ),确认两组和对应于一种温和而不是临床相关的降低心率(2.3现实集团和bpm 4.7 bpm的虚假的集团)(图3)。

干预后,菲利普-马萨分数更好的组比虚假的组(Mann-Whitney , )(图4)。个人数据,包括什么样的治疗(机器人和迷走神经刺激法)、迷走神经刺激法,强度和菲利普-马萨的变化,人力资源,和血压报告在表2。

4所示。讨论

这是第一个研究的可行性评估一家电视台tvn慢性缺血性和出血性中风患者。我们的数据表明,一家电视台tvn是安全的,符合康复相结合,可以产生轻微但手臂功能的显著改善。治疗耐受良好,没有病人报告的不良事件或不适。特别是,我们没有记录任何可能发生的副作用,与侵入性迷走神经刺激法如声带麻痹、吞咽困难、恶心、味觉障碍,声音沙哑,或颈部刺痛12]。由于迷走神经影响心脏活动(18),我们已经仔细监控人力资源和英国石油公司在一家电视台tvn会话以识别任何潜在的心血管损害。我们现在还没有观察到任何临床显著改变整个刺激心血管参数。轻微和无症状的减少人力资源都被观察到在真实和虚假的组。因为这是出现在两个组,这不是一家电视台tvn相关,因此代表了一个未指明的变化可能与不同的原因,如病人放松过程中学习。在之前,随机,安慰剂对照,双盲研究十健康受试者(14),我们已经表明,一家电视台tvn不会改变人力资源和英国石油公司。取得了类似的结果从垫片等。19)治疗难治性慢性耳鸣患者30。总的来说,这些发现表明,一家电视台tvn是安全技术,不消极影响心脏功能,可用于中风病人。

尽管这是一个概念验证研究主要旨在展示一家电视台tvn的可行性,我们的研究结果表明,迷走神经刺激和机器人康复的结合可以改善手臂功能慢性中风患者。事实上,真实和虚假的患者干预后改善但菲利普-马萨的变化明显高于实际组(5.4和2.8分; )。这种变化,虽然轻微,被认为是慢性患者的临床意义(20.),尤其是在那些有严重的上肢功能障碍(2]。侵入性迷走神经刺激法在慢性中风的潜在好处最近描述在动物模型(21和病人12]。在大鼠模型中慢性中风,Khodaparast et al。21)表明,手脚配合康复训练显著提高独自前肢功能恢复而康复。有趣的是,缺血性病变大小不是减少迷走神经刺激法。研究者称,这一发现表明,在慢性中风,迷走神经刺激法通过独立的神经保护机制,促进经济复苏很可能是诱导神经可塑性。这个想法得到额外的实验数据表明,迷走神经刺激法增加水平的脑源性神经营养因子(BDNF)和去甲肾上腺素等神经递质与脑损伤后神经可塑性和恢复(22,23]。

迷走神经刺激法在慢性中风患者的可行性评估最近的临床试验包括21例患者随机接受+康复或独自康复12]。VNS一直由外科手术植入设备生产刺激配合康复练习。作者报道一些小的不良反应相关的刺激装置,但没有观察到的严重不良事件。手臂功能,根据菲利普-马萨,两组改善更VNS组(群体间的差异,5.7分)。在这个实验中,传递了VNS同时康复训练。事实上,动物实验(21]表明VNS-rehabilitation耦合的时机是至关重要的,因为经济复苏不提高当VNS遵循康复。这个结果支持这个想法,迷走神经刺激法和康复的协同效应取决于神经可塑性,套牢现象。我们的研究扩展了这个概念证明也无创VNS交付之前康复可以改善手臂功能。作为rTMS描述,一家电视台tvn可能增加康复的效果产生启动效应在后续运动训练(24]。

虽然很有趣,但我们的研究结果,特别是对菲利普-马萨的影响,应该考虑谨慎。事实上,目前的研究有一些重要的局限性,如小样本大小,使用不同的机械训练,缺乏长期随访。

5。结论

我们初步研究证实迷走神经刺激法在中风患者是可行的和安全的,可以产生轻微的临床改善协会机器人康复。与传统相比,外来刺激,一家电视台tvn似乎更安全、更可以忍受的。还需要进一步的研究来证实疗效和公布的行动的机制创新的方法。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

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