Bestemme den funksjonelle statusen til kortikospinalkanalen innen en uke etter slag

Summary

Denne protokollen er for evaluering av kortikospinaltractfunksjon innen 1 uke etter slag. Den kan brukes til å velge og stratifisere pasienter i studier av intervensjoner designet for å forbedre øvre lem motorutvinning og resultater og i klinisk praksis for å forutsi øvre lem funksjonelle utfall 3 måneder etter hjerneslag.

Abstract

Høy interindividuell variasjon i utvinning av øvre lem (UL) funksjon etter hjerneslag betyr at det er vanskelig å forutsi en persons potensial for utvinning basert på kliniske vurderinger alene. Den funksjonelle integriteten til kortikospinalkanalen er en viktig prognostisk biomarkør for gjenoppretting av UL-funksjon, spesielt for de med alvorlig innledende UL-svekkelse. Denne artikkelen presenterer en protokoll for evaluering av kortikospinaltractfunksjon innen 1 uke etter slag. Denne protokollen kan brukes til å velge og stratifisere pasienter i studier av intervensjoner designet for å forbedre UL motorutvinning og resultater etter hjerneslag. Protokollen er også en del av PREP2-algoritmen, som forutsier UL-funksjon for individuelle pasienter 3 måneder etter hjerneslag. Algoritmen kombinerer sekvensielt en UL styrkevurdering, alder, transkraniell magnetisk stimulering og hjerneslagalvorlighetsgrad, innen få dager etter slaget. Fordelene ved å bruke PREP2 i klinisk praksis er beskrevet andre steder. Denne artikkelen fokuserer på bruk av en UL styrkevurdering og transkraniell magnetisk stimulering for å evaluere kortikospinaltractfunksjon.

Introduction

Øvre lem funksjon er vanligvis svekket etter hjerneslag, og utvinning av UL funksjon er viktig for å gjenvinne uavhengighet i daglige leveaktiviteter¹. Stroke rehabilitering studier er ofte rettet mot å forbedre UL utvinning og resultater etter hjerneslag. Flertallet av hjerneslag rehabilitering forskning utføres med pasienter på kronisk stadium (> 6 måneder etter hjerneslag), men de fleste rehabilitering oppstår tidlig etter hjerneslag^2,3. Mer forskning må utføres med pasienter kort tid etter et slag for å bygge et bevisgrunnlag for rehabiliteringspraksis.

En av de største utfordringene ved å gjennomføre forskning kort tid etter slaget er å oppdage effekten av intervensjonen mot bakgrunnen av utvinning som oppstår i løpet av de første ukene og månedene etter slaget. Høy intersubject variabilitet i klinisk presentasjon og utvinning skaper støy som kan skjule de gunstige effektene av intervensjoner. Intervensjons- og kontrollgrupper er vanligvis balansert på kliniske tiltak for innledende nevrologisk svekkelse. Imidlertid er disse tiltakene ofte dårlige prediktorer for pasientens potensial for påfølgende utvinning, spesielt de med alvorlig innledende svekkelse^4,5. Dette betyr at grupper kan matches for kliniske mål ved baseline og ikke samsvares for restitusjonspotensialet, noe som gjør det vanskeligere å fastslå intervensjonens effekter. Biomarkører kan løse denne utfordringen ved å identifisere en enkelt pasients potensial for motorgjenoppretting, slik at grupper kan samsvares nøyaktig og stratifiseres^6,7,8. Biomarkører kan også brukes til å velge pasienter som mest sannsynlig reagerer på intervensjonens kjente eller hypotetiske virkningsmekanismer⁶.

Den funksjonelle integriteten til kortikospinalkanalen (CST) er en viktig biomarkør som forutsier utvinning av UL-funksjon etter slag^{5,8,9,10,11,12}. CST formidler synkende motoreffekt fra den primære motorcortex til ryggmargen og er avgjørende for koordinering og fin motorkontroll. Pasienter med funksjonell CST etter hjerneslag er mer sannsynlig å gjenvinne styrke, koordinering og fingerferdighet enn pasienter uten. En klinisk vurdering kan være tilstrekkelig til å bekrefte at CST er funksjonell hos mildt svekkede pasienter^13,14,15. Pasienter med mer alvorlig innledende svekkelse kan imidlertid eller ikke har en funksjonell CST, og en nevrofysiologisk vurdering ved hjelp av transkraniell magnetisk stimulering (TMS) er nødvendig^{9,10,11,16,17}.

TMS er en ikke-invasiv og smertefri teknikk som kan brukes til å teste CST-funksjon¹⁸. TMS-spolen gir en magnetisk stimulans over den primære motorcortex som genererer en synkende volley i CST, som fremkaller et motor-fremkalt potensial (MEP) i musklene i det kontralaterale^lem19. Tilstedeværelsen av en MEP i den pariske armen eller hånden (MEP+) indikerer en funksjonell CST og er forbundet med større potensial for utvinning av UL-funksjonen. Pasienter som er MEP- er mest sannsynlig å ha verre UL utvinning, uten retur av koordinert og dexterous hånd funksjon^4,6,9,12,16.

Testing av alle pasienter med TMS er upraktisk og unødvendig, da de med mild innledende svekkelse mest sannsynlig har en funksjonell CST¹⁷. Derfor er det nødvendig med en hierarkisk tilnærming slik at TMS bare brukes til pasienter med mer alvorlig innledende svekkelse. PREP2-algoritmen ble utviklet ved hjelp av en kombinasjon av kliniske tiltak og TMS for å evaluere CST-funksjonen og forutsi sannsynlig UL-utfall ved 3 måneders etterslag (figur 1)¹⁷. PREP2 starter på dag 3 etter slag ved å teste styrken av skulder bortføring og finger forlengelse i paretic arm (SAFE score), ved hjelp av Medical Research Council karakterer. Hvis summen av disse karakterene er 5 eller mer av 10, er det “trygt” å anta at pasienten er MEP +. Disse pasientene forventes å ha et godt eller utmerket UL-utfall med 3 måneders etterslag, avhengig av deres alder¹⁷. Disse pasientene trenger ikke TMS for å bestemme MEP-status, minimere kostnader og unødvendig testing for pasienten.

Pasienter med en SIKKER score på mindre enn 5 på dag 3 poststroke krever TMS for å bestemme den funksjonelle integriteten til cst. Hvis en MEP kan fremkalles fra den pariske extensor carpi radialis (ECR) eller første dorsal interosseus (FDI) muskler, pasienten er MEP + og forventes å gjenopprette fin motor kontroll av hånden med 3 måneder etterslag. Omtrent halvparten av pasientene med sikker score mindre enn 5 på dag 3 poststroke er MEP +. Viktigere, pasienter kan ha en SAFE score så lavt som null og være MEP +. Dette illustrerer behovet for TMS i denne undergruppen av pasienter, da klinisk vurdering alene ikke kan skille mellom pasienter med og uten funksjonell CST. Pasienter som er MEP- har betydelig CST skade. Disse pasientene forventes å ha et begrenset eller dårlig UL funksjonsresultat avhengig av deres totale hjerneslag alvorlighetsgrad, målt med National Institute of Health Stroke Scale (NIHSS) (Figur 1)¹⁷. Disse MEP-pasientene forventes ikke å gjenvinne koordinert og fingerkontroll og kan grupperes sammen for forskningsformål.

Figur 1: PREP2-algoritmen. SAFE = Skulderbortføring, Finger Extension score, som er summen av Medical Research Council karakterer for hver av disse bevegelsene ut av 5, for en total SAFE score av 10. MEP+ = Motor Evoked Potentials kan fremkalles fra den pariske extensor carpi radialis (ECR) og/eller første dorsal interosseous (FDI) muskler i paretic UL ved hjelp av transkraniell magnetisk stimulering. NIHSS = Nasjonale institutter for helseslagskala. Algoritmen forutsier ett av fire mulige UL funksjonelle resultater ved 3 måneder etter slag. Hver prediksjonskategori er forbundet med et rehabiliteringsfokus som kan brukes til å skreddersy UL terapi². De fargede prikkene representerer proporsjonalt PREP2 algoritmenøyaktighet. Prikkene er fargekodet basert på resultatkategorien oppnådde faktisk 3 måneder etter slag (Grønn = Utmerket; Blå = Bra; Oransje = Begrenset; Rød = Dårlig). Figur gjengitt fra Stinear et al.¹⁷. Vennligst klikk her for å vise en større versjon av dette tallet.

I klinisk praksis forutsier PREP2 en av fire utfallskategorier som kan brukes til å skreddersy rehabilitering for individuelle pasienter og hjelpe pasienter og familier til å forstå hva de kan forvente for ul-gjenopprettingen. Til dags dato er PREP2 det eneste eksternt validerte UL prediksjonsverktøyet som kombinerer klinisk vurdering og biomarkørinformasjon i et^{beslutningstre 17}. Det er også det eneste UL prediksjonsverktøyet med forskning på effekten av implementering i klinisk praksis^20,21. PREP2 spådommer er nøyaktige for ca 75% av pasientene, for optimistisk ei 17% og for pessimistisk for 8% av pasientene ved 3 måneder etter slag¹⁷. Nøyaktigheten er høyest for MEP-pasienter (nøyaktig for 90% av MEP-pasienter), og fremhever verdien av å bruke TMS for å identifisere disse pasientene med alvorlig skade på de synkende motorbanene¹⁷. PREP2 forblir riktig for rundt 80% av pasientene ved 2 år etter slag²². Dette støtter bruk av PREP2 for å forutsi UL funksjonelle motorutfall på 3 måneder og lengre sikt. Informasjon om levering av PREP2-spådommer og bruk av dem i klinisk praksis er utenfor omfanget av denne metoden papir, men detaljerte ressurser er tilgjengelig online²³.

PREP2 gir forskere et verktøy for å velge og stratifisere pasienter for kliniske studier. Dette gjør at pasienter kan grupperes ikke bare i henhold til kliniske egenskaper ved baseline, men også deres nevrobiologiske potensial for UL-gjenoppretting. Til tross for monteringsbevis for bruk av TMS som en prognostisk biomarkør for UL utvinning, mangel på kjennskap til TMS protokoller i sykehusinnstillinger med subakutt hjerneslag pasienter kan være en barriere for bruk i forskning. Derfor har denne protokollen som mål å demonstrere hvordan du bruker SAFE-poengsummen og TMS til å evaluere CST-funksjonen hos pasienter i en sykehusinnstilling tidlig etter hjerneslag.

Protocol

All forskning utført med menneskelige deltakere må ha menneskelig etikk godkjenning av den aktuelle institusjonelle etikkkomiteen, og studien må gjennomføres i samsvar med helsingforserklæringen. 1. Pasientscreening Screen alle pasienter for PREP2 egnethet innen 72 timer etter slagstart.MERK: Pasienter er egnet hvis de har hatt et ensidig iskemisk eller hemorragisk slag i løpet av de siste 72 h, har ny UL-svakhet og er 18 år eller eldre. 2. …

Representative Results

SAFE-poengsummen og TMS kan brukes til å fastslå den funksjonelle statusen til CST innen en uke etter slag. Pasienter som har en SIKKER score på minst 5 på dag 3, eller er MEP + når de testes med TMS, har en funksjonell CST og forventes å gjenvinne minst noen koordinering og fingerferdighet. Pasienter som er MEP- har ikke en funksjonell CST og derfor er sannsynlig å være begrenset til forbedringer i proksimale armbevegelser og brutto bevegelser av hånden. Den funksjonelle statusen til CST kan derfor brukes til ?…

Discussion

CST-funksjonen evaluert med MEP-status er en viktig prognostisk biomarkør for UL-gjenoppretting og utfall etter slag. Totalt 95% av pasientene med en funksjonell CST på 1 uke etterslag oppnå en Action Research Arm Test (ARAT) score på minst 34 av 57 av 3 måneder etter slag¹⁷. Omvendt, 100% av pasientene uten en funksjonell CST på 1 uke etterslag oppnå en ARAT score på mindre enn 34 av 3 måneder etter slag¹⁷. Evaluering av CST-funksjon innen en uke poststroke kan fo…

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