Determining the Functional Status of the Corticospinal Tract Within One Week of Stroke

Marie-Claire Smith; Suzanne  J. Ackerley; Emma  J. Monigatti; Benjamin  J. Scrivener; Cathy M. Stinear

doi:10.3791/60665

JoVE Journal > Neuroscience

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

神经科学

İnmeden Sonraki Bir Hafta İçinde Kortikospinal Yol'un Fonksiyonel Durumunun Belirlenmesi

Published: February 22, 2020

doi:

10.3791/60665

Marie-Claire Smith^2,3, Suzanne J. Ackerley², Emma J. Monigatti, Benjamin J. Scrivener, Cathy M. Stinear²

¹Department of Medicine,University of Auckland, ²Centre for Brain Research,University of Auckland, ³Allied Health,Auckland District Health Board

Summary

Bu protokol inme den sonraki 1 hafta içinde kortikospinal sistem işlevini değerlendirmek içindir. Üst ekstremite motor iyileşmesini ve sonuçlarını iyileştirmek için tasarlanmış girişimlerin denemelerinde ve inmeden 3 ay sonra üst ekstremite fonksiyonel sonuçlarını tahmin etmek için klinik pratikte hastaları seçmek ve katmanlamak için kullanılabilir.

Abstract

İnme sonrası üst ekstremite (UL) fonksiyonunun iyileşmesinde bireyler arası değişkenlik, tek başına klinik değerlendirmelere dayanarak bireyin iyileşme potansiyelini tahmin etmek zor olduğu anlamına gelir. Kortikospinal sistem fonksiyonel bütünlüğü UL fonksiyonunun geri kazanımı için önemli bir prognostik biyomarker, özellikle ciddi ilk UL bozukluğu olanlar için. Bu makalede, inme 1 hafta içinde kortikospinal sistem fonksiyonunun değerlendirilmesi için bir protokol sunmektedir. Bu protokol, UL motor kurtarma ve inme sonrası sonuçları iyileştirmek için tasarlanmış müdahalelerin denemelerinde hastaları seçmek ve katmanlamak için kullanılabilir. Protokol aynı zamanda PREP2 algoritmasının bir parçasını oluşturur ve bu algoritma, bireysel hastalar için UL işlevini 3 ay postinme olarak öngörür. Algoritma ardışık bir UL gücü değerlendirmesi birleştirir, yaş, transkraniyal manyetik stimülasyon, ve inme şiddeti, inme birkaç gün içinde. PREP2’yi klinik pratikte kullanmanın yararları başka bir yerde açıklanmıştır. Bu makalede, kortikospinal sistem fonksiyonunu değerlendirmek için UL güç değerlendirmesi ve transkraniyal manyetik stimülasyon kullanımına odaklanır.

Introduction

Üst ekstremite fonksiyonu genellikle inme sonrası bozulur ve UL fonksiyonunun geri kazanımı günlük yaşam aktivitelerinde bağımsızlığı yeniden kazanmak için önemlidir¹. İnme rehabilitasyon u kurtarma çalışmaları genellikle UL kurtarma ve inme sonrası sonuçları iyileştirmeyi amaçlamaktadır. İnme rehabilitasyonu araştırmalarının çoğu kronik evrede (>6 ay postine) hastalarla yapılır, ancak çoğu rehabilitasyon inme den sonra erken gerçekleşir²^,³. Rehabilitasyon pratiği için kanıt temeli oluşturmak için inmeden kısa bir süre sonra hastalarla daha fazla araştırma yapılması gerekmektedir.

İnmeden kısa bir süre sonra araştırma yaparken karşılaşılan en büyük zorluklardan biri, inmeden sonraki ilk haftalarda ve aylarda meydana gelen iyileşme nin arka planına karşı müdahalenin etkilerini tespit etmektir. Klinik sunum ve iyileşmede yüksek özneler arası değişkenlik, müdahalelerin yararlı etkilerini gizleyebilen bir gürültü oluşturur. Müdahale ve kontrol grupları genellikle ilk nörolojik bozukluğun klinik ölçütleri üzerinde dengelenir. Ancak, bu önlemler genellikle sonraki iyileşme için hastanın potansiyelinin kötü belirleyicileri, özellikle ciddi başlangıç bozukluğu^{olanlar 4}^,⁵. Bu, grupların temel klinik önlemlerle eşleştirilebileceği ve iyileşme potansiyelleriyle eşleşmeyebileceği anlamına gelir, bu da müdahalenin etkilerini tespit etmeyi daha da zorlaştırır. Biyobelirteçler motor kurtarma için bireysel bir hastanın potansiyelini belirleyerek bu sorunu ele alabilir, böylece gruplar doğru eşlenebilir ve tabakalaşmış⁶^,⁷^,⁸. Biyobelirteçler de müdahalenin bilinen veya varsayımsal mekanizmalar yanıt olasılığı en yüksek olan hastaları seçmek için kullanılabilir⁶.

Kortikospinal sistem fonksiyonel bütünlüğü (CST) inme sonrası UL fonksiyonunun iyileşmesini öngören önemli bir biyomarker⁵^,⁸^,⁹^,¹⁰^,¹¹^,¹². CST, primer motor korteksten omurilik için azalan motor çıkışını taşır ve koordinasyon ve ince motor kontrolü için gereklidir. İnme sonrası fonksiyonel Bir CST olan hastalar güç, koordinasyon ve el becerisi olmayan hastalara göre daha fazla dır. Bir klinik değerlendirme CST hafif engelli hastalarda fonksiyonel olduğunu doğrulamak için yeterli olabilir¹³^,¹⁴^,¹⁵. Ancak, daha ciddi başlangıç bozukluğu olan hastalar veya fonksiyonel bir CST olmayabilir, ve transkraniyal manyetik stimülasyon kullanarak bir nörofizyolojik değerlendirme (TMS) gereklidir⁹^,¹⁰^,¹¹^,¹⁶^,¹⁷.

TMS, CST fonksiyon^18’itest etmek için kullanılabilecek noninvaziv ve ağrısız bir tekniktir. TMS bobini, cst bir inen vole üreten birincil motor korteks üzerinde manyetik bir uyarıcı sunar, bir motor uyarılmış potansiyel ortaya (MEP) kontralateral ekstremite kaslarında¹⁹. Paretic kol veya el (MEP+) bir MEP varlığı fonksiyonel bir CST gösterir ve UL fonksiyonunun kurtarma için daha fazla potansiyel ile ilişkilidir. MEP olan hastalar- en kötü UL kurtarma olması muhtemeldir, koordine ve becerikli el fonksiyonu^4,^6,⁹^,¹²^,¹⁶dönüşü ile .

TMS ile tüm hastaların test pratik ve gereksiz, hafif başlangıç bozukluğu olanlar büyük olasılıkla fonksiyonel bir CST¹⁷var gibi. Bu nedenle, TMS sadece daha ciddi başlangıç bozukluğu olan hastalar için kullanılan böylece hiyerarşik bir yaklaşım gereklidir. PREP2 algoritması Klinik önlemler ve TMS bir arada Kullanılarak CST fonksiyonunu değerlendirmek ve olası UL sonucunu tahmin etmek için geliştirilmiştir 3 ay poststroke(Şekil 1)¹⁷. PREP2, Tıbbi Araştırma Konseyi sınıflarını kullanarak paretik kolda omuz kaçırma ve parmak uzatma gücünü test ederek 3 poststroke’da başlar. Bu notların toplamı 10 üzerinden 5 veya daha fazla ise, hastanın MEP+ olduğunu varsaymak “güvenli”dir. Bu hastaların yaşları^17’yebağlı olarak 3 ay postinme kadar iyi veya mükemmel bir UL sonucuna sahip olmaları beklenmektedir. Bu hastaların MEP durumunu belirlemek için TMS’ye ihtiyacı yoktur, bu da hasta için maliyeti ve gereksiz testleri en aza indirir.

Gün 3’te 5’ten az SAFE skoru olan hastalar, CST’lerinin fonksiyonel bütünlüğünü belirlemek için TMS’ye ihtiyaç duyarlar. Paretic ekstansör carpi radialis (ECR) veya ilk dorsal interosseus (FDI) kaslarından mep çıkarılabilirse, hasta MEP+ ve elin ince motor kontrolünü 3 ay sonra inme ile kurtarması beklenmektedir. Gün 3 poststroke’da 5’ten az SAFE skoru olan hastaların yaklaşık yarısı MEP+’dır. Daha da önemlisi, hastalar sıfır gibi düşük bir SAFE puanı na sahip olabilir ve MEP+ olabilir. Bu, klinik değerlendirme tek başına fonksiyonel Bir CST’si olan ve olmayan hastalar arasında ayrım yapamadığı için, bu alt grupta TMS’ye duyulan ihtiyacı göstermektedir. MEP olan hastalarda önemli CST hasarı vardır. Bu hastaların, Ulusal Sağlık İnme Ölçeği (NIHSS) Ile ölçülen genel inme şiddetine bağlı olarak sınırlı veya zayıf UL fonksiyonel sonucuna sahip olmaları beklenmektedir (Şekil 1)¹⁷. Bu MEP- hastaların koordine li ve becerikli parmak kontrolünü yeniden kazanmaları beklenmez ve araştırma amacıyla birlikte gruplandırılabilirler.

Şekil 1: PREP2 algoritması. SAFE = Omuz Kaçırma, Parmak Uzatma puanı, bu hareketlerin her biri için Tıbbi Araştırma Konseyi notlarının toplamıdır 5 üzerinden, toplam SAFE puanı için 10. MEP+ = Motor Uyarılmış Potansiyeller transkraniyal manyetik stimülasyon kullanılarak paretik ekstansör carpi radialis (ECR) ve/veya paretik UL’un ilk dorsal interosseous (FDI) kaslarından çıkarılabilir. NIHSS = Ulusal Sağlık İnme Ölçeği Enstitüleri. Algoritma, inme sonrası 3 ay olan dört olası UL fonksiyonel sonucunu tahmin eder. Her tahmin kategorisi UL tedavisi²terzi için kullanılabilecek bir rehabilitasyon odak ile ilişkilidir. Renkli nokta, orantılı olarak PREP2 algoritmadoğruluğunu temsil eder. Nokta aslında 3 ay poststroke (Yeşil = Mükemmel elde sonuç kategorisine göre renk kodlu; Mavi = İyi; Turuncu = Sınırlı; Kırmızı = Kötü). Şekil Stinear ve ark¹⁷çoğaltılır . Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Klinik uygulamada PREP2, bireysel hastalar için rehabilitasyonu uyarlamak ve hastaların ve ailelerin UL iyileşmeleri için neler bekleyebileceklerini anlamalarına yardımcı olmak için kullanılabilecek dört sonuç kategorisinden birini öngörmektedir. Bugüne kadar, PREP2 bir karar ağacı¹⁷klinik değerlendirme ve biyomarker bilgileri birleştiren tek harici doğrulanmış UL tahmin aracıdır. Aynı zamanda klinik uygulamada uygulamanın etkileri üzerine araştırma ile tek UL tahmin^{aracıdır 20}^,²¹. PREP2 tahminleri hastaların yaklaşık% 75 için doğru, çok% 17 için iyimser ve 3 ay poststroke¹⁷hastaların% 8 için çok kötümser . Doğruluk MEP hastaları için en yüksektir (MEP hastalarının %90’ı için doğru), azalan motor yollarda ciddi hasar olan bu hastaları tanımlamak için TMS kullanmanın değerini vurgulamak^17. PREP2 2 yıl sonrası²²hastaların yaklaşık% 80 için doğru kalır. Bu, 3 ay ve daha uzun vadede UL fonksiyonel motor sonuçlarını tahmin etmek için PREP2 kullanımını destekler. PREP2 tahminleri teslim ve klinik uygulamada bunları kullanarak hakkında bilgi bu yöntemler kağıt kapsamı dışındadır, ancak ayrıntılı kaynaklar online²³mevcuttur.

PREP2, araştırmacılara klinik çalışmalar için hastaları seçmek ve katmanlamak için bir araç sağlar. Bu, hastaların sadece temel klinik özelliklerine göre gruplandırılmalarını değil, aynı zamanda UL geri kazanımı için nörobiyolojik potansiyellerini de sağlar. UL kurtarma için prognostik biyomarker olarak TMS kullanımı için montaj kanıtlara rağmen, subakut inme hastaları ile hastane ortamlarında TMS protokolleri ile aşinalık eksikliği araştırmada kullanımı için bir engel olabilir. Bu nedenle, bu protokol, inme den sonra erken bir hastane ortamında cst fonksiyonunu değerlendirmek için SAFE skoru ve TMS’nin nasıl kullanılacağını göstermeyi amaçlamaktadır.

Protocol

İnsan katılımcılarla yapılan tüm araştırmalar, uygun kurumsal etik komitesi tarafından insan etiği onayına sahip olmalı ve çalışma Helsinki’nin bildirgesine uygun olarak yapılmalıdır. 1. Hasta Taraması Prep2 uygunluğu için tüm hastaları inme başlangıcından 72 saat içinde tarayanın.NOT: Hastalar son 72 saat içinde tek taraflı iskemik veya hemorajik inme geçirmiş, yeni UL zayıflığı varsa ve 18 yaş ve üzeri ise uygundur. <p class="jove…

Representative Results

SAFE skoru ve TMS inme bir hafta içinde CST fonksiyonel durumunu tespit etmek için kullanılabilir. 3. günde en az 5 GÜVENLI puanı olan veya TMS ile test edildiğinde MEP+ olan hastaların fonksiyonel bir CST’si vardır ve en azından biraz koordinasyon ve el becerisi kazanmaları beklenir. MEP olan hastalar- fonksiyonel bir CST yok ve bu nedenle proksimal kol hareketleri ve elin brüt hareketleri gelişmeler ile sınırlı olması muhtemeldir. Bu nedenle CST’nin fonksiyonel durumu, el fonksiyonlarını kurtarma kap…

Discussion

MEP durumu ile değerlendirilen CST fonksiyonu UL kurtarma ve inme sonrası sonuç için önemli bir prognostik biyobelirteçtir. 1 hafta poststroke fonksiyonel CST olan hastaların toplam% 95 eylem araştırma kolu testi (ARAT) puanı elde en az 34 dışında 57 tarafından 3 ay poststroke¹⁷. Tersine, 1 hafta poststroke fonksiyonel CST olmayan hastaların% 100 az 34 3 ay poststroke¹⁷bir ARAT puanı elde. Bir hafta sonrası CST fonksiyonunun değerlendirilmesi, UL iyileşme…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Yazarlar Profesör Winston Byblow ve Harry Jordan’a bu çalışmaya yaptıkları değerli katkılardan dolayı teşekkür ediyorlar. Bu çalışma Yeni Zelanda Sağlık Araştırma Konseyi tarafından finanse edilmiştir.

Materials

alcohol/skin cleansing wipes	Reynard	alcohol prep pads
electromyography electrodes	3M	red dot electrodes
Magstim TMS coil	Magstim	flat figure-8 coil
razors	any
skin prep tape	3M	red dot skin prep tape
TMS stimulator	Magstim	Magstim 200 single pulse stimulator

References

Veerbeek, J. M., Kwakkel, G., van Wegen, E. E., Ket, J. C., Heymans, M. W. Early prediction of outcome of activities of daily living after stroke: a systematic review. Stroke. 42 (5), 1482-1488 (2011).
Lohse, K. R., Schaefer, S. Y., Raikes, A. C., Boyd, L. A., Lang, C. E. Asking New Questions with Old Data: The Centralized Open-Access Rehabilitation Database for Stroke. Frontiers in Neurology. 7, 153 (2016).
Stinear, C., Ackerley, S., Byblow, W. Rehabilitation is initiated early after stroke, but most motor rehabilitation trials are not: a systematic review. Stroke. 44 (7), 2039-2045 (2013).
Stinear, C. M. Prediction of recovery of motor function after stroke. Lancet Neurology. 9 (12), 1228-1232 (2010).
Byblow, W. D., Stinear, C. M., Barber, P. A., Petoe, M. A., Ackerley, S. J. Proportional recovery after stroke depends on corticomotor integrity. Annals of Neurology. 78 (6), 848-859 (2015).
Stinear, C. M. Prediction of motor recovery after stroke: advances in biomarkers. Lancet Neurology. 16 (10), 826-836 (2017).
Kim, B., Winstein, C. Can Neurological Biomarkers of Brain Impairment Be Used to Predict Poststroke Motor Recovery? A Systematic Review. Neurorehabilitation and Neural Repair. 31 (1), 3-24 (2016).
Boyd, L. A., et al. Biomarkers of stroke recovery: Consensus-based core recommendations from the Stroke Recovery and Rehabilitation Roundtable. International Journal of Stroke. 12 (5), 480-493 (2017).
Escudero, J. V., Sancho, J., Bautista, D., Escudero, M., Lopez-Trigo, J. Prognostic value of motor evoked potential obtained by transcranial magnetic brain stimulation in motor function recovery in patients with acute ischemic stroke. Stroke. 29 (9), 1854-1859 (1998).
Pennisi, G., et al. Absence of response to early transcranial magnetic stimulation in ischemic stroke patients: prognostic value for hand motor recovery. Stroke. 30 (12), 2666-2670 (1999).
Rapisarda, G., Bastings, E., de Noordhout, A. M., Pennisi, G., Delwaide, P. J. Can motor recovery in stroke patients be predicted by early transcranial magnetic stimulation?. Stroke. 27 (12), 2191-2196 (1996).
Bembenek, J. P., Kurczych, K., Karli Nski, M., Czlonkowska, A. The prognostic value of motor-evoked potentials in motor recovery and functional outcome after stroke – a systematic review of the literature. Functional Neurology. 27 (2), 79-84 (2012).
Smania, N., et al. Active finger extension: a simple movement predicting recovery of arm function in patients with acute stroke. Stroke. 38 (3), 1088-1090 (2007).
Nijland, R. H., van Wegen, E. E., Harmeling-van der Wel, B. C., Kwakkel, G. EPOS Investigators. Presence of finger extension and shoulder abduction within 72 hours after stroke predicts functional recovery: early prediction of functional outcome after stroke: the EPOS cohort study. Stroke. 41 (4), 745-750 (2010).
Katrak, P., et al. Predicting upper limb recovery after stroke: the place of early shoulder and hand movement. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 79 (7), 758-761 (1998).
Stinear, C. M., Barber, P. A., Petoe, M., Anwar, S., Byblow, W. D. The PREP algorithm predicts potential for upper limb recovery after stroke. Brain. 135 (Pt 8), 2527-2535 (2012).
Stinear, C. M., et al. PREP2: A biomarker-based algorithm for predicting upper limb function after stroke. Annals of Clinical and Translational Neurology. 4 (11), 811-820 (2017).
Groppa, S., et al. A practical guide to diagnostic transcranial magnetic stimulation: report of an IFCN committee. Clinical Neurophysiology. 123 (5), 858-882 (2012).
Barker, A. T., Jalinous, R., Freeston, I. L. Non-invasive magnetic stimulation of human motor cortex. Lancet. 1 (8437), 1106-1107 (1985).
Stinear, C. M., Byblow, W. D., Ackerley, S. J., Barber, P. A., Smith, M. C. Predicting Recovery Potential for Individual Stroke Patients Increases Rehabilitation Efficiency. Stroke. 48 (4), 1011-1019 (2017).
Connell, L. A., Smith, M. C., Byblow, W. D., Stinear, C. M. Implementing biomarkers to predict motor recovery after stroke. NeuroRehabilitation. 43 (1), 41-50 (2018).
Smith, M. C., Ackerley, S. J., Barber, P. A., Byblow, W. D., Stinear, C. M. PREP2 Algorithm Predictions Are Correct at 2 Years Poststroke for Most Patients. Neurorehabilitation and Neural Repair. 33 (8), 635-642 (2019).
Rossi, S., Hallett, M., Rossini, P. M., Pascual-Leone, A. Safety, ethical considerations, and application guidelines for the use of transcranial magnetic stimulation in clinical practice and research. Clinical Neurophysiology. 120 (12), 2008-2039 (2009).
Talelli, P., Greenwood, R. J., Rothwell, J. C. Arm function after stroke: neurophysiological correlates and recovery mechanisms assessed by transcranial magnetic stimulation. Clinical Neurophysiology. 117 (8), 1641-1659 (2006).

Play Video

PDF

DOI

DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite This Article

Smith, M., Ackerley, S. J., Monigatti, E. J., Scrivener, B. J., Stinear, C. M. Determining the Functional Status of the Corticospinal Tract Within One Week of Stroke. J. Vis. Exp. (156), e60665, doi:10.3791/60665 (2020).