Küresel brakiyal pleksus yaralanması olan hastalarda biyonik rekonstrüksiyon sonrası optimal fonksiyonel sonuçlar yapılandırılmış bir rehabilitasyon protokolüne bağlıdır. Yüzey elektromiyografik güdümlü eğitim genlik artırabilir, ayırma ve EMG sinyalleri tutarlılığı, hangi – fonksiyonsuz bir el elektif ampütasyon sonra – kontrol ve bir protez el sürücü.
Küresel brakiyal pleksus yaralanması ve biyolojik tedavi alternatifi bulunmayan hastalarda, işlevsiz elin elektif ampütasyonu ve protez le değiştirilmesi de dahil olmak üzere biyonik rekonstrüksiyon son zamanlarda tanımlanmıştır. Optimal protez fonksiyonu yapılandırılmış bir rehabilitasyon protokolüne bağlıdır, çünkü hastanın kolundaki kalıntı kas aktivitesi daha sonra protez fonksiyonuna dönüştürülir. Yüzey elektromiyografisi (sEMG) biofeedback inme sonrası rehabilitasyon sırasında kullanılmıştır, ancak şimdiye kadar kompleks periferik sinir yaralanmaları olan hastalarda kullanılmamıştır. Burada, biyonik rekonstrüksiyona uygun küresel brakiyal pleksus yaralanmaları olan hastalarda uygulanan rehabilitasyon protokolümüzü sunuyoruz, sEMG sinyallerinin belirlenmesinden son protez eğitimine kadar. Bu yapılandırılmış rehabilitasyon programı, kompleks sinir kökü avulsiyon yaralanmaları, anormal yeniden innervasyon ve ekstra anatomik rekonstrüksiyon sonrası bilişsel olarak zayıflatıcı bir süreç olan motor yeniden öğrenmeyi kolaylaştırır (sinir transferinde olduğu gibi cerrahi). SEMG biofeedback yardımlarının kullanılmasıyla yapılan rehabilitasyon protokolü, hastalar hedef kasların ilerleyen yeniden innervasyon sürecinin farkında olarak yeni motor desenlerin oluşturulmasında dır. Ayrıca, soluk sinyaller de eğitilmiş ve sEMG biofeedback kullanılarak geliştirilmiş olabilir, bir klinik “yararsız” kas render (İngiliz Tıbbi Araştırma Konseyi [BMRC] ölçeğinde kas gücü M1 sergileyen) becerikli protez el kontrolü için uygun. Ayrıca bu makalede başarılı biyonik rekonstrüksiyon sonrası fonksiyonel sonuç puanları sunulmuştur.
Omurilikten sinir köklerinin travmatik avulsiyon dahil olmak üzere küresel brakiyal pleksus yaralanmaları insanlarda en ağır sinir yaralanmalarından birini temsil eder ve genellikle hayatın baharında genç etkiler, aksi takdirde sağlıklı hastalar1,2 . Avulsed sinir köklerinin sayısına bağlı olarak, tam üst ekstremite felci beyinden kol ve el nerval bağlantısı bozulur beri ortaya çıkabilir. Geleneksel olarak, sinir köklerinin avulzyon kötü sonuçlar ile ilişkili olmuştur3. Mikrocerrahi sinir teknikleri son yıllarda zemin kazanıyor ile, cerrahi sonuçlar geliştirilmiş ve omuz ve dirsek yararlı motor fonksiyon genellikle restore edilmiştir4,5. Eldeki içsel kas, hangi en distal yatıyor, genellikle geri dönüşümsüz atrofi ile sonuçlanan yağ dejenerasyonu uğrar geri dönüşümsüz atrofi önce akson 6 ulaşabilir. Bu gibi durumlarda biyonik rekonstrüksiyon, hangi fonksiyonsuz “pleksus” el ve mekatronik el ile değiştirilmesi elektif amputasyon içerir, tarif edilmiştir7,8. Hastanın ön kolunda ki klinik olarak önemsiz (izometrik kasılmalar, İngiliz Tıbbi Araştırma Konseyi (BMRC) ölçeğinde M1) olabilecek kalıntı kas aktivitesi, elektromiyografik aktiviteyi algılayan transkutanöz elektrotlardan alınır, sonra bir protez el çeşitli hareketleri tercüme9.
İlk konsültasyonda yeterli yüzey elektromiyografik (sEMG) sinyali bulunabilir. Bazı durumlarda, ancak, ek sinyaller seçici sinir ve kastransferleri7 gerçekleştiren kurulması gerekir. Her iki durumda da, sürecin sonunda sEMG sinyal tutarlılığı ve sonraki optimal protez fonksiyonunu sağlamak için yapılandırılmış bir rehabilitasyon protokolüne ihtiyaç vardır. Sinir kökü avulsiyon ve anormal yeniden innervasyon yanı sıra sinir transferi cerrahisi sonrası aşağıdaki önemli bir sorun hedef kas üzerinde iradesel kontrol sağlamak için yeni motor desenlerkurulmasıdır. sEMG biofeedback yöntemleri inme rehabilitasyonunda yaygın olarak kullanılmıştır10. Bu yöntem, aksi takdirde kas güçsüzlüğü ve / veya antagonistlerin co-aktivasyon nedeniyle fark edilmeden olacağını kas aktivitesidoğrudan görselleştirme sağlar. Bu nedenle, motor görevlerin doğru yürütülmesi konusunda hassas geribildirim sağlarken, hastaları zayıf kaslarını eğitmeye teşvik eder11.
Yakın zamanda yayınlanan bir yayında sEMG biofeedback’in kompleks periferik sinir yaralanmalarının rehabilitasyonunda da kullanılabileceğini ilk kez gösterdik12. SEMG biofeedback’in sinir transferi ameliyatı sonrası ilerleyen re-innervasyon sürecinden haberdar olması için son derece yararlı bir yöntem olduğuna inanıyoruz. Ayrıca, daha önce hastaya faydası olmayan soluk kas aktivitesi, sEMG biofeedback kullanılarak daha sonra protez kontrolü için eğitilebilir ve güçlendirilebilir, bu da hem klinisyen hem de hastaya fark edilmeyen kas aktivitesinin somut olarak görüntülenmesini sağlar. . Bu nedenle eğitim deki ilerleme iyi anlaşılır ve belgelenebilir. Ayrıca, kas aktivitesi üzerinde doğrudan geribildirim kullanımı klinisyen ilişkili sinyal genliği ve tutarlılık ile çeşitli motor komutları ilişkilendirmek için izin verir, gelecekte sağlam protez kontrolü sağlamak için en iyi motor stratejileri kurulması. Özetle, bu yöntemin amacı, hastanın sEMG sinyallerini n, farkındalık ve kontrolünü artırarak rehabilitasyon sürecini kolaylaştırmaktır, bu da daha sonra protez bir el sürmektir.
Biofeedback yaklaşımları, beyin kanaması ve inme gibi merkezi patolojilerden kaynaklanan (hemi)-plegik hastalıklardan18,19-19’a kadar çeşitli nöromüsküler hastalıkların rehabilitasyonunda yaygın olarak kullanılmaktadır. çeşitli kas-iskelet dejenerasyonu veya yaralanma ve cerrahi tedavi20,21,22. İlginçtir, yapılandırılmış biofeedback kavramı periferik sinir yaralanmaları için klinik uygulamada uygulanmamıştır. Ancak, tam olarak karmaşık sinir yaralanmalarırehabilitasyon, uygulama, tekrarı ve uygun biofeedback ile yapılandırılmış eğitim programları doğru motor desenleri kurmak için gereklidir23.
Burada, ve bir önceki çalışmada12,biz protez el protezi için uygun biyolojik tedavi alternatifleri eksikliği olan hastalar için sEMG biofeedback kullanarak yapılandırılmış bir rehabilitasyon protokolü sundu, bugün biyonik olarak bilinen bir kavram Rekonstrüksiyonu. Biyonik rekonstrüksiyon bağlamında bir sEMG biofeedback kurulum kullanmanın en belirgin avantajı sEMG hotspots tam tanımı ndan doğar, yani, cilt yerleri, EMG aktivitesinin nispeten yüksek genlik transkutan olarak ölçülebilir. Sensörler tüm önkol boyunca kolayca hareket ettirilebildiği ve ön kolda tespit edilebilir kas fonksiyonunun eksik olması durumunda üst kol ve omuz korsesinde de çeşitli motor komutları dönüşümlü olarak denenebilir. Bir hastabelirli bir eylem gerçekleştirmek için amaçlanan kasları sözleşme girişimi istendiğinde (örneğin bilek genişletilmesi), bir elektrot yerleştirilebilir, nerede (zayıf) kas kasılması muayene cihettarafından palpe edilir. Bilgisayar ekranında EMG sinyali gözlemleyerek, kolayca sinyalgenliği sürekli artar olup olmadığını belirleyebilirsiniz, hasta bu kas sözleşme çalışır. Genlik yeterince yüksek değilse veya sinyal tutarsızsa, aynı elektrot pozisyonuna sahip diğer motor komutları denenebilir. İğne EMG aksine, Bu işlem non-invaziv, ağrılı değildir ve koldaki tüm kas / kas grupları için tekrarlanabilir. Farklı kas konumlarında çeşitli motor komutları test EMG hotspots belirlemek için izin verir, belirli bir motor eylem ile ilişkili en yüksek genlik ve tekrarlanabilir aktivite ile. En güçlü EMG sinyallerinin tanımlanmasından sonra, bunlar sinyal ayrımı (bilgisayar ekranında iki veya daha fazla EMG sinyalinin birlikte aktivasyonu) açısından sEMG biofeedback kullanılarak eğitilebilir), sinyal gücü (EMG sinyalinin bilgisayar ekranında genlik) ve sinyal tekrarlanabilirliği (kas sözleşme her girişimi ilgili EMG sinyal bir gezi yol açmalıdır). Eğitimin daha sonraki bir aşamasında, EMG aktivitesi doğrudan protez fonksiyonuna dönüştürülür, ilk olarak bir masa üstü protezi (Bkz. Şekil 3),hastaya kavrama gücünün ince ayarlanmasına izin veren ek geribildirim verir ve daha sonra fiziksel protez.
Konvansiyonel amputelerde, çok sayıda literatür, hedeflenen kas-reinnervasyonun (TMR), yani, artık kol sinirlerinin göğüs ve üst koldaki alternatif kas bölgelerine cerrahi olarak aktarılmasının protez fonksiyonunu iyileştirdiğini göstermiştir. yeniden innerve kaslar sezgisel motor komutları biyolojik amplifikatörler olarak hizmet ve protez el, bilek ve dirsek kontrolü24,25,26,27 için fizyolojik olarak uygun EMG sinyalleri sağlamak . Desen tanıma kontrol sistemleri kullanılarak, bu yeniden innerve kasların derisine yerleştirilen çok sayıda sEMG sinyalinden elde edilen EMG verileri çözülebilir ve daha güvenilir miyoelektrik sağlayan belirli, tekrarlanabilir motor çıkışlarına çevrilebilir protez kontrolü28,29,30. EMG sinyal sitelerinin sayısı ve brakiyal pleksus avulsiyon yaralanması olan hastalarda kasların miyoelektrik aktivitesi çok sınırlı olduğundan, geleneksel amputees8için yapıldığı gibi desen tanıma algoritmaları kullanılmayabilir. Yine de, daha fazla araştırma ve geliştirilmiş teknoloji ile, bu sistemler mevcut soluk kas sinyalleri hakkında daha fazla bilgi ayıklamak ve bu nedenle bu tuhaf hasta grubunda da protez fonksiyonunu geliştirmek mümkün olabilir.
Sunulan protokol bir kılavuz olarak kabul edilirken, ayrıntılar hasta ya da mevcut ekipmana bağlı olarak uyarlanmalıdır. Bu tür sinir yaralanmaları ndan sonra meydana gelen anormal yeniden innervasyon nedeniyle, motor komutları mutlaka anatomik “doğru” kasların aktivasyonu neden olmaz12. Örneğin, yazarlar önkol fleksör bölmesi EMG aktivitesi gözlenen, hastalar ellerini açmak için çalışırken. Bu nedenle, EMG sinyallerini tanımlamak için çeşitli motor komutları test edilmelidir. Ayrıca, artık kas fonksiyonu (her durumda yararlı el hareketleri oluşturmak için çok zayıf olmasına rağmen) büyük ölçüde hastalar arasında değişebilir ve Tablo 2’degösterildiği gibi gerekli eğitim süresi varyasyonları neden olabilir. Ayrıca, protez cihazının seçimi ve kontrol için kullanılan elektrot sayısı sinyal ayırma hassasiyeti, sinyal genliği ve birlikte daralma gereksinimi için gereksinimleri değiştirir. Tüm bunlar sinyal eğitimi, hibrit protez eğitimi ve gerçek protez eğitimi sırasında göz önünde bulundurulmalıdır, çünkü amputelerin standart protez eğitiminde de tavsiye edilir31. sEMG biofeedback eğitimi için kullanılan cihazlarla ilgili olarak, yazarlar cihazları protez kontrolü için gerekli sinyal sayısını aynı anda görüntüleyebiliyorlarsa, gerçek zamanlı geri bildirimde bulunabiliyorsa ve bir bilgisayara veya ekrana bağlanabiliyorsa uygun görüyorlar. bir ekranda sinyalleri kendilerini. Eğitim sırasında sinyal kazancının ayarlanmasına olanak tanıyan cihazlar tercih edilir.
Rehabilitasyon dan sonra tüm hastalar günlük yaşam aktiviteleri sırasında protezlerini kullanabildiler ve işlevsiz ellerinin protez cihazı ile değiştirilmesi kararından memnun kaldılar12. Bu fonksiyonel iyileşme ortalama ARAT skorlarında 2,83 ± 4,07 ‘ den 25,00 ± 10,94 ‘e (p = 0,028) önemli artışlar ile yansıtıldı.
Bizim bakış açımızdan, sEMG biofeedback kurulumları sinir yaralanması ve biyonik rekonstrüksiyon ile ilişkili motor kurtarma bilişsel zorlu süreci kolaylaştırmak için değerli araçlar mevcut. Optimal EMG elektrot konumlandırmasının belirlenmesi ve çeşitli motor komutlarının kas aktivitesinin doğrudan görselleştirilmesi ile test edilmesi, klinik bir kurulumda sEMG biofeedback kullanılarak büyük ölçüde basitleştirilmiştir. SEMG biofeedback de biyolojik üst ekstremite fonksiyonunun rehabilitasyonunda kullanılabilir rağmen10,12, biyonik rekonstrüksiyon sürecinde uygulanması özellikle etkili olarak kabul edilir. En önemlisi, eğitim sırasında aktive edilen sEMG sinyalleri daha sonra protez soketin içindeki elektrot pozisyonlarını yansıtır ve bu sinyaller her hasta için ayrı ayrı özelleştirilir. Bu nedenle, eğitim sırasında bu sinyallerin tekrarlayan aktivasyonu büyük olasılıkla gelecekteki protez kullanımı ve manuel kapasiteyi artırır. Bu kas aktivitesinin doğrudan görselleştirilmesi aynı zamanda hastanın miyoelektrik el kontrolü kavramını kavramasına ve eğitim deki ilerlemeyi daha bilinçli bir şekilde takip etmesine olanak tanır.
Gelecekte, sunduğumuz rehabilitasyon protokolü işlevsel sonuçları geliştirmek için daha gelişmiş araçlarla genişletilebilir. Bu aktivasyon ısı haritaları32ile elektrot yerleştirme sürecini kolaylaştırmak için yüksek yoğunluklu sEMG kayıtları içerebilir , EMG aktivitesi ni değerlendirmek için daha fazla sanal çözümler30,33, ve eğitim geliştirmek için ciddi oyunlar motivasyon34. Ayrıca, desen tanıma algoritmaları gibi protez kontrolü için yeni teknolojiler de kullanılabilir28,30,35. Ancak, azaltılmış nöro-kas arayüzü nedeniyle, aksi takdirde sağlıklı amputees için tasarlanmış şu anda ticari olarak mevcut sistemlerin önemli ölçüde bu özel hasta grubunda protez fonksiyonunu artıracağı açık değildir. Gelecekteki çalışmalar, ciddi brakiyal pleksus yaralanmaları olan hastaların rehabilitasyonu için listelenen yeni teknolojilerin uygulanabilirliğini ve faydalarını değerlendirmelidir. Ayrıca, daha yüksek hasta sayısı ile kontrollü çalışmalar da kanıt daha yüksek bir düzeyde sEMG biofeedback kullanarak mevcut protokolün olumlu etkilerini göstermek için izin verecektir.
The authors have nothing to disclose.
Bu çalışma Avusturya Araştırma ve Teknoloji Geliştirme Konseyi Hıristiyan Doppler Araştırma Vakfı ve Avusturya Federal Bilim, Araştırma ve Ekonomi Bakanlığı tarafından finanse edilmiştir. Biz orijinal makale12sunulan verileri çoğaltma izni için el yazması ve Neuroscience Frontiers dahil çizimlerhazırlanması için Aron Cserveny için müteşekkiriz.
dry EMG electrodes | Ottobock Healthcare, Duderstadt, Germany | 13E202 = 50 | The EMG electrodes used in this study were bipolar and included a ground. They can be used both for EMG training with the Myoboy and for the control of a prosthetic device. |
Myoboy | Otto bock Healthcare, Duderstadt, Germany | Myoboy | This device that can be used as stand alone device or with a computer. It allows to display EMG activity while using the dry EMG electrodes that can also be impeded in the prosthetic socket. |
SensorHand Speed | Ottobock Healthcare, Duderstadt, Germany | All patients used this commercially available myoelectrical prosthesis as their standard prosthetic device and during functional testing. Fitting of patients undergoing this procedure is, however, not restricted to this device. | |
Standard laptop with Microsoft operating system | Usually, devices for EMG biofeedback connected to a computer do not require much computing power and thus work on any regular laptop | ||
TeleMyo 2400T G2 | Noraxon, US | A surface EMG biofeedback set-up used in our protocol, connected to TeleMyo-Software, which displays the recorded EMG activity as color-coded graphs on the computer screen | |
wet EMG electrodes | Ambu | Ambu Blue Sensor VL Adhesive Electrodes | These adhesive electrodes can be used in combination with many different EMG biofeedback devices, including the TeleMyo 2400T. While they cannot be moved easily, the wet contacts usually allow to detect very faint EMG signals as well. |