Hensikten er å presentere en ny metode, pust-kontroll elektrisk stimulering (BreEStim) for forvaltning av nevropatisk smerte og spastisitet.
Elektrisk stimulering (estim) refererer til anvendelsen av elektrisk strøm til muskler eller nerver for å oppnå funksjonelle og terapeutiske mål. Det har vært mye brukt i ulike kliniske settinger. Basert på nyere funn knyttet til systemiske effekter av frivillig pust og indre fysiologiske samspill mellom systemer under frivillig pust, et nytt estim protokollen, har Breathing-kontrollert elektrisk stimulering (BreEStim), er utviklet for å øke effekten av elektrisk stimulering. I BreEStim er en enkelt-puls elektrisk stimulans utløst og levert til målområdet når luftstrømmengden av en isolert frivillig inspirasjon når terskelen. BreEStim integrerer iboende fysiologiske interaksjoner som aktiveres under frivillig puste og har vist gode kliniske effekten. To representative anvendelser av BreEStim er rapportert med detaljerte protokoller: Forvaltning av post-takts finger flexeller spasmer og nevropatiske smerter hos ryggmargsskade.
Elektrisk stimulering (estim) refererer til anvendelsen av elektrisk strøm til muskler eller nerver for å oppnå funksjonelle og terapeutiske mål. Det har vært mye brukt i ulike kliniske settinger, for eksempel, transkutan elektrisk nervestimulering (TENS) for smerte en ledelse, peroneal nerve stimulering for droppfot 2, nevromuskulær elektrisk stimulering (NMES) for aktivering og styrking av lammet eller svekket muskler 3. Når NMES brukes for å oppnå en funksjonell oppgave, er det kalles funksjonell elektrisk stimulering (FES) 4. Electromyogram (EMG)-utløst nevromuskulær stimulering har blitt brukt til å utfylle effektiviteten av elektrisk stimulering i motorisk gjenvinning 5-14 og spastisitet reduksjon etter 7 slag, 15. I denne utredningen, en ny estim protokoll – er Breathing-styrt elektrisk stimulering (BreEStim), innført, i følge nyere forskningsresultater på systemic effekt av frivillig pusting 16, 17.
Transkutan elektrisk nervestimulering (TENS) er en ikke-farmakologisk modalitet for smertebehandling en. TENS er noninvasive, billig, trygg og enkel å bruke 18 år. TENS er vanligvis brukt med varierende frekvenser, intensiteter, og puls varigheten av stimuli for en foreskrevet behandling tid. TENS har vært brukt på en rekke smertetilstander, inkludert nevropatisk smerte. Den kliniske effekten av TENS er kontroversielt, spesielt i ryggmargsskade (SCI) og amputasjon (se 1. Anmeldelser, 19, 20). De mulige mekanismer er porten kontroll teori 21 og frigjøring av endogene opioider 22, 23. Akupunktur fra tradisjonell kinesisk medisin er en annen ikke-farmakologisk modalitet for smertebehandling. Det har blitt godt akseptert i vestlig medisin 24. I moderne akupunktur, har den tradisjonelle akupunkturnål blitt erstattet av en overflate electrode (eller tilsvarende). En spesialisert elektrode er sted over tradisjonelle akupunkturpunkter og en elektrisk stimulering er levert. Denne modifikasjon er betegnet elektroakupunktur 25, 26. Nåleakupunktur og elektroakupunktur både er effektive i analgesi via frigjøring av endogene opioider 27, 28. Effekten av elektroakupunktur er vanligvis pålitelig, men effekten er avhengig intensitet og frekvens av levert elektrisk stimulering. Ulike frekvenser av elektrisk stimulering generere forskjellige endogene opioider, og den analgetiske virkning er nalokson-reversibel 26, 27. Nylig har det blitt funnet at repeterende smertefulle stimulering (aversiveness) fører til betydelig smerte dempningsverdier. Den induserte smerter demping er ikke nalokson-reversibel 29. Integrering av disse smertene mestringsstrategier (akupunktur, elektrisk stimulering, aversiveness) i en mulig ny intervensjon kunne bedret klinisk effekt.
<p class = "jove_content"> EMG-utløst nevromuskulær stimulering har vært brukt i mange år for å lette post-takts motor utvinning av finger forlengelse nedskrivninger 5-10, 12-14, 34. Utvinning av håndfunksjon er viktig for slagpasienter, og likevel er svært utfordrende. Om lag en tredjedel av alle mennesker som opplever et slag vil ha noen gjenværende svekkelse av den øvre ekstremitet 30-32, med store svekkelser i håndfunksjon 33. EMG-utløst NMES intervensjon protokoll involverer initiering av et frivillig sammentrekning av ekstensormuskler for en bestemt bevegelse inntil muskelaktiviteten når et terskelnivå. Så snart EMG-aktivitet når et mål terskel, begynner en bistå elektrisk stimulans til lette bevegelsene. Denne intervensjonen protokollen er overlegen vanlige NMES i motor 6 utvinning, 7. Chae og Yu 35 uttalt at alle randomiserte kontrollerte studier rapporterte bedring i motorisk funksjon med denne intervensjonenprotokoll, med mild til moderat nedsatt nyrefunksjon forbedre mest. Det er mest sannsynlig at denne intervensjonen utnytter aktivt engasjement av pasientene (ved å sette et mål EMG terskel) og dette resulterer i målbare endringer i utvinning samt dokumenterte endringer i 6 cortex, 7. Dette støttes av en fersk funksjonell MR studie som viste en signifikant økning i både kortikalt intensitet i den ipsilaterale somatosensoriske cortex etter behandling i NMES gruppen sammenlignet med kontrollgruppen 36. Videre kan elektrisk stimulering også bidra til å redusere spastisitet etter 7 slag, 15, men effekten er kortvarig, ca 30 min etter estim 37. I kontrast, har vår siste oppfinnelsen av puste-styrt elektrisk stimulering (BreEStim) en langvarig effekt på spastisitet reduksjon, selv etter en enkelt sesjon for behandling 16.Menneskelig pust er en veldig unik motor handling. Denkan kontrolleres refleksivt (automatisk pust), f.eks under søvn, og også frivillig ved behov (frivillig pust), f.eks, sang, tale, etc. Under frivillig pust, mennesker trenger å frivillig undertrykke autonom kontroll av puste gjennom frivillig kortikal aktivering ( den "kortikale respirasjonssenteret") 38, 39. Avbildning av hjernen studier 40-51 har vist omfattende luftveiene-relaterte involvering av kortikale områder bilateralt, inkludert den primære motor cortex (M1), den premotor cortex, den utfyllende motor området, primære og sekundære somatosensoriske cortices, insula, anterior cingulate cortex og amygdala, og dorsolaterale prefrontal cortex. Insula er kjent for å ha sterke forbindelser til hjernestammen sentre og er involvert i smerte behandling 52. Under autonom pust, er inspirasjon aktiv mens utløpet er passiv, hovedsakelig avhengig av rekyl kraft av brystveggen. Tilsvarende viljebestemteinspirasjon aktiverer flere luftveiene-relaterte kortikale og subkortikale områder sammenlignet med viljebestemte utløp 46. Disse kortikale og subkortikale områder aktivert under frivillig pusting er også involvert i ulike funksjoner 53, for eksempel muskel tone, smerte, holdning, humør, tale, osv. Derfor er det ikke urimelig å knytte interaksjoner med å puste med modulering av andre funksjoner.
Nylig har vi oppdaget at det finnes interaksjoner mellom luftveiene og motoriske systemer under frivillig puste. Spesielt, er det en finger filtypebaserte inspirasjon kopling 16, 54-56. Når elektrisk stimulering er levert til finger extensors under inspiratoriske fasen av frivillig pust, en langvarig effekt av reduksjon i finger flexor spastisitet (muskel tone) ved kronisk slagpasient er observert 16. I en annen studie 17, skyting fantomsmerter i en pasient med en over-the-knee amputasjon forsvant etter BreEStim behandling, men re-dukket 28 dager senere etter å ha mottatt en vedvarende elektrisk stimulering ved et uhell. Denne studien gir en unik mulighet til å forstå at den affektive komponenten av skadelige stimuli av nevropatisk smerte (skyting fantomsmerter) har blitt endret av BreEStim behandling, men deretter re-utløst av en utilsiktet stimulering. Disse observasjoner av tone og smertereduksjon har vist at frivillig pusting, inspirasjon særlig kunne bli integrert inn i en elektrisk stimulering paradigme forbedre sin effekt i nevropatisk smertebehandling og post-takts spastisitet ledelse.
Saksfremlegg
Tilfelle 1: Post-takts Spastisitet Ledelse
Pasienten var en 69 år gammel mann som hadde rett hemiplegia sekundært til et slag 22 måneder siden. Han var medisinsk stabile og hadde blitt utskrevet fra poliklinisk fysisk og tjenestepensjonpational terapi programmer. Nei hjernen imaging resultatene var tilgjengelige ved tidspunktet for eksperimenter. Han hadde svakhet på hans høyre side, men var i stand til å gå selvstendig uten en hjelpemiddel. Han hadde gjenværende frivillig finger fleksjon og ekstensjon, men med begrenset aktiv utvalg av bevegelse på hans høyre metacarpophalangeal (MCP) ledd, fra 90 ° til 70 ° i MCP fleksjon, dvs. ikke i stand til å tilstrekkelig åpne hånden og fingrene for funksjonell bruk. Muskeltonus av høyre pekefinger flexors var moderat økt. Forandringer Ashworth Scale (MAS) var 1 +. Følelse av hans høyre hånd og fingre, men var intakt til lett berøring. Han fikk omtrent en 30-min BreEStim til finger extensors. Fingeren flexor spastisitet redusert til minimum (MAS = 0) og frivillig finger forlengelse ble nesten normal umiddelbart etter behandlingen. Denne pasienten gjenvant sin hånd fungerer så godt. Han fortalte at han kunne skjære kjøtt med en kniv og knapp skjorter bruke sin svekket hånd. More påfallende, beholdt gjenopprettingen minst 8 uker i løpet av oppfølgingsbesøk (figur 1).
Tilfelle 2: Nevropatisk Pain Management
Pasienten var en 40 år gammel mann som led en ryggmargsskade 4,5 år siden i et motorkjøretøy ulykke, noe som resulterer i T8 ASIA En ryggmargsskade. Pasienten klaget over nevropatiske smerter på skaden nivå, mens han hadde ingen andre aktive medisinske problemer. Han hadde vært stabil på en smerte regime for 2 uker før behandling. Han fikk estim (én økt per dag i fem påfølgende dager) først, ventet en uke som en utvasking, og deretter fikk BreEStim med samme dose (én økt per dag i 5 påfølgende dager). Hver behandling besto av 120 stimuli (estim eller BreEStim). Overflateelektrodene ble plassert på acupoints (Neiguan og Weiguan) i den høyre underarmen. Modifisert Visual Analogue Scale (mVAS) ble brukt til å sammenligne effekten av hver intervensjon (estim og BreEStim). Som shown i figur 2, hadde BreEStim en større smertereduksjon effekt enn estim, bortsett Dag 2 under BreEStim når pasienten hadde en urinveisinfeksjon (UVI) som ble behandlet med antibiotika. Intensiteten av elektrisk stimulering var lik mellom estim og BreEStim (figur 2). Han tolererte begge intervensjoner godt (maksimal effekt intensitet fra stimulator ble brukt), selv under UVI. Under hele forsøksperioden (4 uker), opprettholdt emnet samme dose og smertestillende medikamenter. Både BreEStim og estim behandlinger ble utført på samme tid av dagen (mellom 11 am til middag), kan slike at endringer i smerte vurdering muligens tilskrives stimulering effekter og ikke døgnvariasjon.
Puste-styrt elektrisk stimulering (BreEStim), som vist i de to ovennevnte tilfeller har vist klinisk effekt i spastisitet ledelse og påfølgende håndfunksjon utvinning i kroniske slagpasienter 16, samt styring av nevropatisk smerte av sentral opprinnelse i ovennevnte pasient med en ryggmargsskade eller perifer opprinnelse hos en pasient med over-the-knee amputasjon 17. Dette forbedret klinisk utfall og bredere kliniske anvendelser av BreEStim er tilskrevet sin unike tilnærming. Intervensjon med elektrisk stimulering rettet mot kort vindu av frivillig puste-forbundet kortikal og subkortikale aktivering 40-51 kunne utfylle sin kliniske effekt via iboende fysiologiske kopling, f.eks luftveiene-motor kopling for spastisitet ledelse 16. I denne intervensjonen, blir frivillig puste kritisk, spesielt frivillig inspirasjon. Utdanning for pasienter på riktig pusteteknikk og nøyaktig måling av puste parametre (f.eks, ingen luftlekkasje) er tiltak for å hindre svikt i BreEStim intervensjon.
Den ny intervensjon protocol – BreEStim, har noen fordeler, i tillegg til bedre effekt og bredere anvendelse.
BreEStim er pasient-sentrert. BreEStim oppfordrer aktivt å engasjere pasienter siden frivillig puste kreves 17. Pasienter føler de deltar aktivt i å håndtere sin smerte, snarere enn "en passiv deltaker i sin egen omsorg". For eksempel, kontrollerer pasientens intensiteten av elektrisk stimulering, som starter fra null til det høyeste nivået som pasienten kan tolerere 17. Dette kan forbedre sin behandling etterlevelse. EMG-utløst estim innebærer også aktiv deltakelse 36, men pasienten kan ikke kontrollere intensiteten av elektrisk stimulering.
ntent "> BreEStim tar en integrerende, system-tilnærming. Som vist i en tidligere studie 17, annen smerte mestringsstrategier er integrert i én protokoll, inkludert elektrisk stimulering, akupunktur, motvilje stimulering, og de systemiske effekter av frivillig puste. Som sådan , pasienter er i stand til å tolerere høye nivåer av elektrisk stimulering, fører til forbedrede analgetiske effekter. En slik positiv feedback loop (aktivering av belønningssystemet) resulterer i større klinisk effekt. Ved hjelp av denne integrerende, system-tilnærming, visse signaler om frivillig puste kan også brukes til å identifisere tidsvinduet av interaksjoner mellom systemer. Som sådan kunne BreEStim påføres pasienter med alvorlig spastisitet. Disse pasientene er vanligvis ikke i stand til å utføre frivillig kontraksjon, dermed "ren" EMG-signalene fra målet muskelen ikke tilgjengelig. I EMG-utløst elektrisk stimulering, EMG signaler fra målrettede muskler (<em> f.eks finger extensors) kreves for å utløse elektrisk stimulering. Derfor er bruk av EMG-utløst estim begrenset til pasienter med mild til moderat spastisitet.BreEStim er en ikke-invasiv, ikke-farmakologisk behandling. Dette er viktig fordi pasienter ofte krever lang tids bruk av medisiner, og de fleste medisiner for kroniske smerter og spastisitet har bivirkninger som kan være svært alvorlig. Mulige bivirkninger inkluderer avhengighet, overdose, abstinenssymptomer, og forstoppelse, etc. Disse potensielle bivirkninger kan unngås i BreEStim behandling.
BreEStim er et alternativt valg. Alternativet ikke-farmakologisk behandling med bedre analgetiske effekter er viktig, spesielt når nevropatisk smerte er vanskelig å håndtere. For eksempel rapporterte bare 7% av respondere farmakologisk behandling er effektiv for nevropatisk smerte etter SCI i en postal undersøkelse 58.
Oppsummert er dette puste-drevet stimulering, BreEStim, basert på den nyoppdagede fenomenet iboende fysiologiske kopling aktivert under frivillig pusting. Den BreEStim protokollen har vist klinisk effekt for nevropatisk smerte og post-takts spastisitet ledelse. Videre forskning er garantert å undersøke underliggende mekanismer som formidler intervensjonen effekt. Viktigere, kan det være andre programmer som ennå ikke har skjelnet.
The authors have nothing to disclose.
Denne studien ble støttet delvis av NIH tilskudd (NIH / NINDS R01NS060774; NIH / NICHD / NCMRR R24 HD050821-08 etter underkontrakt med Rehabilitation Institute of Chicago). Forfatteren takker Craig Ditommaso, MD for hans redigering og nyttige forslag.
Name of Reagent/Material | Company | Catalogue Number | Comments |
Electrical stimulator | Digitimer | DS7A | http://www.digitimer.com |
Pneumotach system | Hans Rodolph Inc | Series 1110A | http://www.rudolphkc.com |