Dette arbeidet presenterer en protokoll for å forbedre protesefunksjonen etter selektiv nerveoverføringskirurgi. Rehabiliteringstiltak inkluderer pasientinformasjon og seleksjon, støtte til sårtilheling, kortikal reaktivering av sansemotoriske områder i overekstremiteten, trening av selektiv muskelaktivering, protesehåndtering i dagliglivet og regelmessige oppfølgingsvurderinger.
Målrettet muskelreinervasjon (TMR) forbedrer det biologiske kontrollgrensesnittet for myoelektriske proteser etter amputasjon over albuen. Selektiv aktivering av muskelenheter er muliggjort ved kirurgisk omdirigering av nerver, noe som gir et høyt antall uavhengige myoelektriske styresignaler. Denne intervensjonen krever imidlertid nøye pasientvalg og spesifikk rehabiliteringsbehandling. Her presenteres en rehabiliteringsprotokoll for øvre lemmeramputerte på høyt nivå som gjennomgår TMR, basert på en ekspert Delphi-studie. Intervensjoner før kirurgi inkluderer detaljert pasientvurdering og generelle tiltak for smertekontroll, muskelutholdenhet og styrke, balanse og bevegelsesområde for de resterende leddene. Etter operasjonen fokuserer ytterligere terapeutiske inngrep på ødemkontroll og arrbehandling og selektiv aktivering av kortikale områder som er ansvarlige for overekstremitetskontroll. Etter vellykket reinnervasjon av målmuskler, brukes overflateelektromyografisk (sEMG) biofeedback til å trene aktiveringen av de nye muskelenhetene. Senere kan en bordprotese gi den første opplevelsen av protesekontroll. Etter å ha montert selve protesen, inkluderer trening repeterende øvelser uten gjenstander, objektmanipulering og til slutt aktiviteter i dagliglivet. Til syvende og sist tillater regelmessige pasientavtaler og funksjonelle vurderinger sporing av protesefunksjon og muliggjør tidlig intervensjon hvis det ikke fungerer.
Høye amputasjoner av overekstremiteten gir en utfordring for proteseerstatning1. I tillegg til albueleddets funksjon, bør aktive protesesystemer omfatte åpning/lukking av protesehånden og ideelt sett også pronasjon/supinering og/eller håndleddsforlengelse/fleksjon. Imidlertid er kontrollen av standard myoelektriske enheter vanligvis avhengig av inngangssignalene fra to muskler bare2. Dette er tradisjonelt biceps- og tricepsmusklene etter transhumerale amputasjoner og latissimus dorsi og pectoralis store muskler etter glenohumerale amputasjoner3. For å kontrollere alle proteseledd må amputerte bytte mellom de aktive leddene (f.eks. ved å bruke en sammentrekning av de to musklene)1. Selv om dette gir et stabilt kontrollparadigme, følger en betydelig begrensning med resulterende langsom og uintuitiv kontroll, som ikke tillater samtidige bevegelser av to eller flere protese ledd4. Dette begrenser protesens funksjonalitet og er en av årsakene til høye proteser etter amputasjoner over albuen5.
For å overvinne begrenset og unintuitive kontroll for disse typer proteser, kan selektive nerveoverføringer benyttes. Denne tilnærmingen, også kjent som Målrettet muskelreinervasjon (TMR), består i kirurgisk etablering av myo-kontrollsignaler ved å omdirigere nerver som i utgangspunktet serverte den amputerte hånden og armen til forskjellige målmuskler i gjenværende lem 6,7. Etter vellykket reinnervasjon blir mer selektiv aktivering av de reinnerverte muskelenhetene mulig8. Den resulterende elektromyografiske (EMG) aktiviteten kan deretter brukes til protesekontroll og kan gi opptil seks styresignaler.
Selv om det er bred enighet om at TMR kan forbedre protesefunksjonen9 betydelig, utgjør selektiv aktivering og hensiktsmessig kontroll av flere muskler i stubben en utfordring for pasienter, spesielt i den tidlige postoperative perioden. Denne forbedrede kompleksiteten av protesekontroll parret med den reduserte multisensoriske tilbakemeldingen etter amputasjon krever en spesifikk rehabilitering for å dra full nytte av den kirurgiske prosedyren. Her gis en trinnvis retningslinje for terapiintervensjonene basert på nyere anbefalinger10. En oversikt over tiltakene og den estimerte tiden de tar i en ideell setting finnes i figur 1.
Figur 1: Oversikt over stadier i rehabiliteringsprosessen, inkludert milepælene som markerer starten på en ny fase.
I de senere år har selektive nerveoverføringer i økende grad blitt brukt til å forbedre protesefunksjonen27. Erfarne klinikere på dette feltet har innsett at rehabilitering er viktig for å gjøre det mulig for amputerte å bruke en protese etter det kirurgiske inngrepet dyktig27. Det mangler imidlertid strukturerte terapiprogrammer. Den nåværende protokollen hadde som mål å gi ergo- og fysioterapeutene verktøy og struktur for å veilede pasientene gjennom den lange TMR-prosessen. I motsetning til tidligere forslag til terapi (utviklet for mindre komplekse nerveoverføringer)28, er det et sterkere fokus på preprotetisk trening og bruk av EMG biofeedback for å tillate selektiv muskelkontroll.
Som vist i mulighetsstudien9, er det viktig å diskutere pasientens forventninger for postoperativ suksess. Inkluderingen av høyt motiverte pasienter bidro absolutt til å oppnå de beskrevne gode resultatene. Mindre overholdelse av den beskrevne protokollen kan føre til redusert protesefunksjon. I tillegg ønsker ikke alle pasienter å få en protesetilpasning (eller har råd til å få en). Imidlertid kan TMR fortsatt være mulig å forbedre neurom eller fantom lemmer smerte siden nyere studier har vist potensialet for nerveoverføringer for å lindre disse forholdene 29,30,31. For slike tilfeller er rehabiliteringsprogrammet forkortet. Likevel har vi erfart at regelmessig trening av kontrollert aktivering av reinnerverte muskler og protese kan bedre smertesituasjonen ytterligere32. Her er delt beslutningstaking viktig, da noen pasienter kan bruke en protese for sitt potensial til å redusere smerte på lang sikt32, mens andre kanskje ikke er interessert.
Vår erfaring er at en detaljert samtale med pasienten er avgjørende for å evaluere fremtidig etterlevelse. Avhengig av reinnervasjonstid, motorisk læringskapasitet og pasientens tilgjengelighet, vil rehabiliteringsprosessen sannsynligvis ta mellom 9-15 måneder. Anta at en pasient ikke streber mot forbedring av øvre lemmerfunksjon eller kan gjøre bedre bruk av en annen enhet (f.eks. Kroppsdrevne proteser). I så fall kan man ikke vurdere tiden (og muligens økonomisk) forpliktelse verdt det. For å spare ressurser anbefaler vi på det sterkeste at du bare inkluderer pasienter som uttrykker sterk interesse for prosedyren og bare utfører operasjonen for funksjonelle formål når full rehabiliteringsprosedyre forventes. Til slutt bør kostnadene for kirurgi, terapi og montering sannsynligvis dekkes på det tidspunktet.
Den beskrevne studieprotokollen må tilpasses den enkelte basert på kliniske resonnementer for å møte deres spesifikke behov. Fysiske og psykiske tilleggslidelser må vurderes og adekvat behandling (f.eks. psykoterapi) tilbys i tillegg til tiltakene som er beskrevet her. Hos pasienter som får TMR umiddelbart etter amputasjon, kan det være nødvendig med en nærmere screening for psykologiske tilstander som utvikler overtid. Utover dette er det ikke nødvendig med noen endring i protokollen for denne pasientgruppen. De kan til og med utvikle seg raskere i motorisk læring, da de fortsatt kan være vant til bimanuelle aktiviteter. Innenfor denne protokollen definerer nerveoverføringene som drives av kirurgen, hvilke motorkommandoer som må trenes og forventes for hvilke muskeldeler. Valget av proteseenden påvirker protesetrening. For flerleddete proteser må bytte mellom ulike gripetyper og hvordan de skal brukes inkluderes i behandlingen, om nødvendig.
For pasienter som bor langt borte fra det kliniske senteret eller de som ikke kan delta regelmessig på personlig rehabilitering, er det nødvendig med adopsjoner i rehabiliteringsprotokollen. De inkluderer et sterkere fokus på hjemmetrening, mulig involvering av en terapeut i nærheten av pasientens hjem og telerehabiliteringsøkter via online videosamtaler. Løsninger for telerehabilitering må gi en stabil video- og lydtilkobling samtidig som alle krav til databeskyttelse oppfylles. Hos disse pasientene bør et første besøk til det kliniske senteret planlegges 6-9 måneder etter operasjonen for signalopplæring. Besøket er vanligvis i 1 uke, med terapitimer to ganger om dagen. I de fleste tilfeller kan god signalseparasjon oppnås på dette tidspunktet. Ellers er det nødvendig med et nytt opphold for signaltrening, og pasienten kan få en enkel sEMG biofeedback-enhet for hjemmetrening. Når god signalseparasjon er etablert, kan protesen fremstille en testkontakt, og signalposisjonene kan defineres under oppholdet. Dette gjør at protesen kan lage den endelige tilpasningen når pasienten kommer hjem. Den endelige protesen kan monteres i et nytt 1-ukers besøk 1-2 måneder senere, og protesetrening kan initieres. Avansert protesetrening og videre oppfølgingsbesøk kan enten skje i en ekstern setting eller under et videre besøk på senteret, avhengig av pasientens behov.
Videre kan andre kirurgiske inngrep, som osseointegrasjon33 for å forbedre det mekaniske grensesnittet for protesen, kombineres med TMR34. I så fall må spesifikke tiltak inkluderes (for eksempel gradert vektbærende trening etter osseointegrasjon35). I tillegg, mens den beskrevne protokollen er beregnet på direkte protesekontrollsystemer (hvor en elektrode tilsvarer en bevegelse), forblir prinsippene de samme hvis et mønstergjenkjenningskontrollsystem er planlagt. Hovedforskjellen i rehabilitering er at selektiv aktivering av enkeltmuskler blir mindre relevant, mens spesielle og repeterbare aktiveringsmønstre av flere muskler må trenes36.
The authors have nothing to disclose.
Denne studien har mottatt finansiering fra Det europeiske forskningsrådet (ERC) under EUs forsknings- og innovasjonsprogram Horisont 2020 (grant agreement no. 810346). Forfatterne takker Aron Cserveny for å forberede illustrasjonene som brukes i denne publikasjonen.
Dynamic Arm Plus® system with a Variplus Speed prosthetic hand | Ottobock Healthcare, Duderstadt, Germany | This prosthetic system was used together with a computer (and Bluetooth connection) for sEMG Biofeedback. Later, it was used for table top prosthetic training and as the patient's prosthetic fitting. | |
ElbowSoft TMR | Ottobock Healthcare, Duderstadt, Germany | In combination with the Dynamic Arm Plus system and a standard computer (with Windows 7, 8 or 10), this software allows the visualisation of EMG signals as well as changing settings in the prosthetic system. | |
EMG electrodes | Ottobock Healthcare, Duderstadt, Germany | electrodes 13E202 = 50 | The EMG electrodes used in this study were bipolar and included a ground and a 50 Hz filter. They were used with the Dynamic Arm Plus®. |
Folding Mirror Therapy Box (Arm/Foot/Ankle) | Reflex Pain Management Therapy Store | This box was used for mirror therapy. |