Bestämma korticospinalkanalens funktionella status inom en veckaefter stroke

Summary

Detta protokoll är för utvärdering av kortikospinal tarmkanalen funktion inom 1 vecka efter stroke. Det kan användas för att välja och stratifiera patienter i prövningar av interventioner som syftar till att förbättra övre delen motorisk återhämtning och resultat och i klinisk praxis för att förutsäga övre delen funktionella resultat 3 månader efter stroke.

Abstract

Hög interindividuell variabilitet vid återvinning av övre delen (UL) funktion efter stroke innebär att det är svårt att förutsäga en individs potential för återhämtning baserat på kliniska bedömningar ensam. Den funktionella integriteten hos kortikospinalkanalen är en viktig prognostisk biomarkör för återvinning av UL-funktion, särskilt för dem med svår initial UL-försämring. Denna artikel presenterar ett protokoll för utvärdering av corticospinal tarmkanalen funktion inom 1 vecka efter stroke. Detta protokoll kan användas för att välja och stratifiera patienter i försök till interventioner som syftar till att förbättra UL motor återhämtning och resultat efter stroke. Protokollet utgör också en del av PREP2 algoritm, som förutspår UL-funktion för enskilda patienter 3 månader efter stroke. Algoritmen kombinerar sekventiellt en UL-styrkebedömning, ålder, transkraniell magnetisk stimulering och strokesvårighetsgrad, inom några dagar efter stroke. Fördelarna med att använda PREP2 i klinisk praxis beskrivs någon annanstans. Denna artikel fokuserar på användningen av en UL styrka bedömning och transkraniell magnetisk stimulering för att utvärdera kortikospinal tarmkanalen funktion.

Introduction

Övre delen funktion är ofta nedsatt efter stroke, och återvinning av UL funktion är viktigt för att återfå självständighet i dagliga levande aktiviteter¹. Stroke rehabilitering prövningar syftar ofta till att förbättra UL återhämtning och resultat efter stroke. Majoriteten av stroke rehabilitering forskning bedrivs med patienter i kroniskt skede (> 6 månader poststroke), men de flesta rehabilitering sker tidigt efter stroke^2,3. Mer forskning måste bedrivas med patienter strax efter en stroke för att bygga en evidensbas för rehabiliteringspraktik.

En av de största utmaningarna när man bedriver forskning strax efter stroke är att upptäcka effekterna av ingripandet mot bakgrund av återhämtning inträffar under de första veckorna och månaderna efter stroke. Hög interämnevariation i klinisk presentation och återhämtning skapar buller som kan dölja de positiva effekterna av interventioner. Interventions- och kontrollgrupper balanseras vanligtvis på kliniska mått på initial neurologisk funktionsnedsättning. Dessa åtgärder är dock ofta dåliga prediktorer för patientens potential för efterföljande återhämtning, särskilt de med svår initial nedskrivning^4,5. Detta innebär att grupper kan matchas för kliniska åtgärder vid baslinjen och inte matchas för sin återhämtningspotential, vilket gör det svårare att fastställa interventionens effekter. Biomarkörer kan ta itu med denna utmaning genom att identifiera en enskild patients potential för motoråtervinning, så att grupper kan matchas korrekt och stratifieras^6,7,8. Biomarkörer kan också användas för att välja patienter som är mest benägna att svara på ingripandets kända eller hypotetiska verkningsmekanismer⁶.

Den funktionella integriteten hos kortikospinalkanalen (CST) är en viktig biomarkör som förutspår återhämtning av UL-funktionen efter stroke^{5,8,9,10,11,12}. CST förmedlar fallande motoreffekt från den primära motorcortex till ryggmärgen och är avgörande för samordning och fin motorkontroll. Patienter med en funktionell CST efter stroke är mer benägna att återfå styrka, samordning och fingerfärdighet än patienter utan. En klinisk bedömning kan vara tillräcklig för att bekräfta att CST är funktionell hos lindrigt nedsatta patienter^13,14,15. Patienter med allvarligare initial funktionsnedsättning kan dock ha en funktionell CST, och en neurofysiologisk bedömning med transkraniell magnetisk stimulering (TMS) behövs^{9,10,11,16,17}.

TMS är en noninvasive och smärtfri teknik som kan användas för att testa CST-funktion¹⁸. TMS-spolen ger en magnetisk stimulans över den primära motorcortex som genererar en fallande volley i CST, framkalla en motor-framkallad potential (MEP) i musklerna i kontralateral lem¹⁹. Förekomsten av en parlamentsledamot i pariska armen eller handen (MEP+) indikerar en funktionell CST och är associerad med större potential för återvinning av UL-funktionen. Patienter som är parlamentsledamoten- är mest benägna att ha sämre UL återhämtning, utan återlämnande av samordnade och fingerfärdighet hand funktion^4,6,9,12,16.

Testa alla patienter med TMS är opraktiskt och onödigt, eftersom de med mild initial funktionsnedsättning troligen har en funktionell CST¹⁷. Därför behövs en hierarkisk metod så att TMS endast används för patienter med allvarligare initial funktionsnedsättning. PREP2-algoritmen utvecklades med hjälp av en kombination av kliniska åtgärder och TMS för att utvärdera CST-funktionen och förutsäga sannolikt UL-utfall vid 3 månader efter stroke(figur 1)¹⁷. PREP2 börjar på dag 3 poststroke genom att testa styrkan i skuldra bortförande och finger förlängning i paretic armen (SAFE poäng), med hjälp av Medical Research Council betyg. Om summan av dessa betyg är 5 eller fler av 10, är det “säkert” att anta att patienten är parlamentsledamot +. Dessa patienter förväntas ha en bra eller utmärkt UL resultat med 3 månader efterstroke, beroende på deras^{ålder 17}. Dessa patienter behöver inte TMS för att bestämma status som ledamot av Europaparlamentet, vilket minimerar kostnaderna och onödiga tester för patienten.

Patienter med en säker poäng på mindre än 5 på dag 3 poststroke kräver TMS att bestämma den funktionella integriteten hos deras CST. Om en parlamentsledamot kan framkallas från paretic extensor carpi radialis (ECR) eller första dorsala interosseus (FDI) muskler, patienten är mep + och förväntas återhämta fin motorkontroll av handen med 3 månader poststroke. Ungefär hälften av patienterna med en SAFE poäng mindre än 5 på dag 3 poststroke är MEP +. Viktigt, patienter kan ha en SAFE poäng så lågt som noll och vara MEP +. Detta illustrerar behovet av TMS i denna undergrupp av patienter, eftersom enbart klinisk bedömning inte kan skilja mellan patienter med och utan funktionell CST. Patienter som är parlamentsledamoten har betydande CST-skador. Dessa patienter förväntas ha ett begränsat eller dåligt UL-funktionsresultat beroende på deras totala strokesvårighetsgrad, mätt med National Institute of Health Stroke Scale (NIHSS) (figur 1)¹⁷. Dessa parlamentsledamoten- patienterna förväntas inte återfå koordinerad och fingerkontroll och kan grupperas tillsammans för forskningsändamål.

Bild 1: PREP2-algoritmen. SAFE = Shoulder Abduction, Finger Extension poäng, vilket är summan av Medical Research Council betyg för var och en av dessa rörelser av 5, för en total SAFE poäng av 10. MEP+ = Motor Evoked Potentials kan framkallas från paretic extensor carpi radialis (ECR) och/eller första dorsala interosseous (FDI) muskler paretic UL med hjälp av transkraniell magnetisk stimulering. NIHSS = Nationella institutet för hälsostroke skala. Algoritmen förutspår ett av fyra möjliga UL-funktionella resultat vid 3 månaders poststroke. Varje förutsägelse kategori är associerad med en rehabilitering fokus som kan användas för att skräddarsy UL terapi². De färgade prickarna representerar proportionellt prep2-algoritmnoggrannhet. Prickarna är färgkodade baserat på resultatkategorin som faktiskt uppnåtts 3 månader efter stroke (Grön = Utmärkt; Blå = Bra; Orange = Begränsad; Röd = Dålig). Figur återges från Stinear et al.¹⁷. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

I klinisk praxis förutspår PREP2 en av fyra utfallskategorier som kan användas för att skräddarsy rehabilitering för enskilda patienter och hjälpa patienter och familjer att förstå vad de kan förvänta sig för deras UL återhämtning. Hittills är PREP2 det enda externt validerade UL-förutsägelseverktyget som kombinerar klinisk bedömning och biomarkörinformation i ett beslutsträd¹⁷. Det är också det enda UL förutsägelse verktyg med forskning om effekterna av genomförandet i klinisk praxis^20,21. PREP2 förutsägelser är korrekta för cirka 75% av patienterna, för optimistisk för 17% och för pessimistiska för 8% av patienterna vid 3 månader efter stroke¹⁷. Noggrannheten är högst för P-patienter (korrekt för 90% av PARlamentsledamoten- patienter), belyser värdet av att använda TMS för att identifiera dessa patienter med allvarliga skador på fallande motorvägar¹⁷. PREP2 är fortfarande korrekt för cirka 80% av patienterna vid 2 år efter stroke²². Detta stöder användningen av PREP2 för att förutsäga UL funktionella motoriska resultat på 3 månader och längre sikt. Information om att leverera PREP2 förutsägelser och använda dem i klinisk praxis ligger utanför ramen för denna metod papper, men detaljerade resurser finns tillgängliga online²³.

PREP2 ger forskare ett verktyg för att välja och stratifiera patienter för kliniska prövningar. Detta gör det möjligt för patienter att grupperas inte bara enligt kliniska grundläggande egenskaper, men också deras neurobiologiska potential för UL återhämtning. Trots de ökande bevisen för användning av TMS som en prognostisk biomarkör för UL återhämtning, brist på förtrogenhet med TMS protokoll i sjukhusinställningar med subakuta stroke patienter kan vara ett hinder för dess användning i forskning. Därför syftar detta protokoll till att visa hur man använder SAFE-poängen och TMS för att utvärdera CST-funktionen hos patienter i en sjukhusmiljö tidigt efter stroke.

Protocol

All forskning som bedrivs med mänskliga deltagare måste ha humanetikgodkännande av lämplig institutionell etikkommitté och studien måste genomföras i enlighet med Helsingfors deklaration. 1. Patientscreening Skärm alla patienter för PREP2 lämplighet inom 72 h stroke debut.OBS: Patienterna är lämpliga om de har haft en ensidig ischemisk eller hemorragisk stroke inom de senaste 72 h, har nya UL svaghet, och är 18 år eller äldre. 2. SÄ…

Representative Results

SAFE-poängen och TMS kan användas för att fastställa CST:s funktionella status inom en veckaefter stroke. Patienter som har en SAFE poäng på minst 5 på dag 3, eller är MEP + när de testas med TMS, har en funktionell CST och förväntas återfå åtminstone viss samordning och fingerfärdighet. Patienter som är parlamentsledamoten har ingen funktionell CST och kommer därför sannolikt att begränsas till förbättringar i proximala armrörelser och bruttorörelser i handen. CST:s funktionella status kan därfö…

Discussion

CST-funktionen utvärderad med MEP-status är en viktig prognostisk biomarkör för UL-återställning och resultat efter stroke. Totalt 95% av patienterna med en funktionell CST vid 1 vecka poststroke uppnå en Action Research Arm Test (ARAT) poäng på minst 34 av 57 med 3 månader efter stroke¹⁷. Omvänt uppnår 100% av patienterna utan en funktionell CST vid 1 vecka poststroke en ARAT poäng på mindre än 34 med 3 månader poststroke¹⁷. Utvärdering av CST-funktionen i…

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