* Diese Autoren haben gleichermaßen beigetragen
In dieser Arbeit untersuchen wir die Wirkung von funktioneller Ergotherapie in Kombination mit assistierter aktiver oder passiver Bewegung auf die Funktion der oberen Extremitäten von Patienten mit Schädigung der rechten Hemisphäre und untersuchen die Wirkung der funktionellen Nahinfrarotspektroskopie auf den Umbau der Gehirnfunktion.
Es sollten die Auswirkungen der funktionellen Ergotherapie (FOT) in Kombination mit verschiedenen Arten von Bewegung auf die Wiederherstellung der motorischen Funktion der oberen Gliedmaßen und den Umbau der Gehirnfunktion bei Patienten mit Schädigung der rechten Hemisphäre (RHD) durch Analyse der funktionellen Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) untersucht werden. Patienten (n = 32) mit RHD im Beijing Bo'ai Hospital wurden rekrutiert und nach dem Zufallsprinzip entweder FOT in Kombination mit passiver Bewegung (N=16) oder FOT in Kombination mit unterstützter aktiver Bewegung (N=16) erhalten. Die Gruppe für passive Bewegung (FOT-PM) erhielt eine funktionelle Ergotherapie für 20 Minuten und passive Übungen für 10 Minuten in jeder Sitzung, während die Gruppe für assistierte aktive Bewegung (FOT-AAM) eine funktionelle Ergotherapie für 20 Minuten und assistiertes aktives Training für 10 Minuten erhielt. Beide Gruppen erhielten eine konventionelle medikamentöse Therapie und andere Rehabilitationstherapien. Die Behandlung wurde einmal täglich, 5 Mal pro Woche für 4 Wochen durchgeführt. Die Wiederherstellung der motorischen Funktionen und Aktivitäten des täglichen Lebens (ADL) wurde mit Hilfe des Fugl-Meyer Assessments der oberen Extremität (FMA-UE) und des modifizierten Barthel-Index (MBI) vor und nach der Behandlung beurteilt, und die Hirnaktivierung des bilateralen motorischen Bereichs wurde mit fNIRS analysiert. Die Ergebnisse deuteten darauf hin, dass FOT in Kombination mit AAM wirksamer war als FOT in Kombination mit PM bei der Verbesserung der motorischen Funktion der oberen Gliedmaßen und Finger von RHD-Patienten, der Verbesserung ihrer Fähigkeit, Aktivitäten des täglichen Lebens auszuführen, und der Erleichterung des Umbaus der Gehirnfunktion des motorischen Bereichs.
Eine zerebrale hemisphärische Schädigung kann zu sensorischen und motorischen Funktionsstörungen der kontralateralen Gliedmaßen führen 1,2,3, die sich in unterschiedlichem Maße negativ auf die motorische Kontrolle, die Mobilität und das funktionelle Lernen der Patienten auswirken4 und daher Familien und die Gesellschaft stark belasten5. Bei Patienten mit Schädigung der rechten Hemisphäre (RHD) ist die Geschwindigkeit der Genesung nicht zufriedenstellend. In den meisten RHD-Fällen wurden die betroffenen linken Gliedmaßen, die sich auf der nicht-dominanten Seite des Körpers befinden, jedoch von der Patientin und dem Pflegepersonal nicht ausreichend beachtet. Angesichts der Tatsache, dass eine Funktionsstörung der oberen Gliedmaßen und Hände die Fähigkeit, tägliche Aktivitäten auszuführen, und die Lebensqualität ernsthaft beeinträchtigt, ist eine geeignetere Methode zur Verbesserung des Rehabilitationseffekts der Funktion der oberen Extremitäten bei RHD-Patienten erforderlich 6,7,8,9,10.
Bewegungstherapie ist eine wichtige Methode, um Patienten zu helfen, ihre Gliedmaßenfunktion wiederzuerlangen. Für die frühe Rehabilitation von Patienten mit Hirnverletzungen werden in der Regel passive Bewegungs- (PM) und assistierte aktive Bewegung (AAM) Trainingsmethoden eingesetzt. AAM beinhaltet die Aktivität bestimmter Gelenke, die durch eine Kombination aus eigener Muskelkraft und externer Unterstützung vervollständigtwerden 11. Entscheidend ist, dass der Patient aktiv an der assistierten Rehabilitation teilnimmt. Die Bereitschaft des menschlichen Gehirns zur Aktivierung kann dazu beitragen, das motorische System zu stimulieren und in den Zyklus der motorischen Steuerung zu integrieren. Viele Studien haben gezeigt, dass AAM neuroplastische Veränderungen induzieren kann, was zu einer erhöhten funktionellen Erholung bei Patienten führt12,13.
Die funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) ist ein bildgebendes Verfahren, das auf optischen Prinzipien basiert. Entsprechend der Korrelation zwischen der Abschwächung des Lichts im Gewebe und den unterschiedlichen Konzentrationen lichtabsorbierender Substanzen kann fNIRS Konzentrationsänderungen von sauerstoffreichem Hämoglobin und sauerstoffarmem Hämoglobin im Hirngewebe quantitativ analysieren und dadurch die funktionelle Aktivität der Großhirnrinde überwachen14. Viele Studien haben gezeigt, dass fNIRS ein wichtiges Mittel zur Überwachung der Sauerstoffversorgung des Gehirns und des Energiestoffwechsels nach einer Verletzung der Gehirnhälfte ist 15,16,17. Daher könnte fNIRS eine geeignete Überwachungsmethode sein, um Veränderungen der Großhirnrinde im Zusammenhang mit der Wiederherstellung der motorischen Funktion der oberen Gliedmaßen nach einer Verletzung der Gehirnhälfte zu untersuchen.
Die motorischen Signale, die durch verschiedene sensorische Eingabemethoden erzeugt werden, und die Anpassungszustände des sensorischen Kortex sind unterschiedlich18,19. Die sensorischen Reize, die durch passive und aktive Bewegungen erzeugt werden, stehen in engem Zusammenhang mit der Stabilität der Wahrnehmung und der Fähigkeit, genaue Repräsentationen der eigenen Umgebung zu erstellen, die dann das Verhalten leiten20. Diese Studie wurde entwickelt, um die Auswirkungen verschiedener Trainingsmodi auf die frühe Rehabilitation der oberen Gliedmaßen und die Gehirnaktivierung bei Patienten mit zerebralen hemisphärischen Verletzungen durch die Analyse von fNIRS-Daten zu untersuchen und wissenschaftliche Strategien für die umfassende Rehabilitation von Patienten in der Zukunft bereitzustellen.
Ziel dieser Studie war es, die Auswirkungen von FOT in Kombination mit verschiedenen Arten von Bewegung auf die Funktion der oberen Gliedmaßen und den Umbau des Gehirns bei RHD-Patienten zu untersuchen. Wir stellten die Hypothese auf, dass FOT-AAM bei der Verbesserung der Funktion der oberen Gliedmaßen und der Gehirnaktivierung bei RHD-Patienten wirksamer ist als FOT-PM.
Bei dieser Studie handelte es sich um eine einfachblinde, randomisierte, kontrollierte Studie, die von der Ethikkommission des China Rehabilitation Research Center (CRRC-IEC-RF-SC-005-01) genehmigt und im chinesischen Register für klinische Studien (MR-11-23-023832) registriert wurde.
1. Teilnehmer
2. Randomisierung und Zuteilung
3. Intervention
4. Würdigung
5. Statistik
Grundlinie
Von Oktober 2021 bis Juni 2023 rekrutierten wir 35 Patienten, von denen 32 die Studie schließlich abschlossen; Bei keinem Patienten traten während der Studie unerwünschte Ereignisse auf.
Hinsichtlich der klinischen Symptome der beiden Patientengruppen (Tabelle 1) betrug das Durchschnittsalter der EG und der CG 53,19 ± 10,72 bzw. 55,88 ± 12,32 Jahre (P = 0,515). Es gab keine signifikanten Unterschiede in Bezug auf Geschlecht, Krankheitstyp, FMA-UL-Scores oder MBI-Scores (P > 0,05). Vor der Intervention lagen die FMA-WH-Scores aller Patientinnen und Patienten in beiden Gruppen bei 0 Punkten.
FMA-UL hat eine hohe klinische Bedeutung und kann die Beteiligung der oberen Extremitäten bei Patienten mit Hirnverletzungen effektiv und zuverlässig beurteilen. Der FMA-UL hat insgesamt 33 Bewertungspunkte für die oberen Gliedmaßen, und jede unidirektionale Punktzahl wird als 2 Punkte für vollständige Fertigstellung, 1 Punkt für teilweise Fertigstellung und 0 Punkte für keine Fertigstellung vergeben. Die Gesamtpunktzahl für die Bewegung der oberen Gliedmaßen beträgt 66 Punkte. Als Unterkategorie der FMA-UL besteht die Handgelenk-Hand-Waage (FMA-WH) aus 12 Items mit einer möglichen Gesamtpunktzahl von 24 Punkten.
Die Ergebnisse der Varianzanalyse mit wiederholten Messungen zeigten, dass der Haupteffekt der Gruppe auf den FMA-UL-Score signifikant war: F = 5,564, p = 0,030, ɳ2p = 0,214; der Haupteffekt der Zeit war signifikant, F = 34,716, p < 0,001, ɳ2p = 0,831; Der Wechselwirkungseffekt von Gruppe und Zeit war signifikant, F = 5,554, p = 0,030, ɳ2p = 0,256. (Tabelle 2)
Der Haupteffekt der Gruppe auf den FMA-WH-Score war signifikant, F = 8,817, p = 0,006, ɳ2p = 0,227; der Haupteffekt der Zeit war signifikant, F = 13,357, p = 0,001, ɳ2p = 0,308; Der Wechselwirkungseffekt zwischen Zeit und Gruppe war signifikant, F = 8,817, p = 0,006, ɳ2p = 0,227. (Tabelle 2).
Der modifizierte Barthel-Index wird häufig verwendet, um die Fähigkeit zu beurteilen, tägliche Aktivitäten auszuführen, und misst die Fähigkeit einer Person, zehn solcher grundlegenden Aktivitäten auszuführen. Die mögliche Gesamtpunktzahl auf dem Barthel-Index beträgt 100 Punkte, und je höher die Punktzahl ist, desto stärker ist die Fähigkeit des Patienten, Aktivitäten des täglichen Lebens auszuführen.
Der Haupteffekt der Gruppe auf den MBI-Score war signifikant, F = 8,512, p = 0,007, ɳ2p = 0,221; der Haupteffekt der Zeit war signifikant, F = 588,559, p < 0,001, ɳ2p = 0,952; Der Wechselwirkungseffekt zwischen Gruppe und Zeit war signifikant, F = 10,425, p = 0,003, ɳ2p = 0,258. (Tabelle 2).
Der integrale Wert ist das Integral des Blutsauerstoffsignals während der Ausführung der Aufgabe und spiegelt das Ausmaß der hämodynamischen Reaktion während der Aufgabe wider. Der Schwerpunktwert ist die Zeit(en), die durch die vertikale Linie des Zentrums des Blutsauerstoffsignaländerungsbereichs während des gesamten Aufgabenzeitraums dargestellt wird, und ist ein Indikator für Zeitverlaufsänderungen während der gesamten Aufgabe, der die Geschwindigkeit der hämodynamischen Reaktion darstellt27.
Es gab keinen signifikanten Unterschied in den Integral- oder Schwerpunktwerten zwischen den beiden Gruppen vor der Intervention (Abbildung 5A) (P > 0,05). Nach der Intervention betrug der Integralwert der rechten Hemisphäre der Probanden in der CG 0,20 ± 0,32, der Integralwert der rechten Hemisphäre der Probanden in der EG betrug -0,06 ± 0,24, und es gab einen signifikanten Unterschied in den Gesamtmittelwerten der beiden Gruppen (t=-2,489, d=0,92, P = 0,020, P < 0,025 gilt als statistisch signifikant) (Tabelle 3). Nach der Intervention betrug der Integralwert der linken Hemisphäre der Probanden in der CG 0,18 ± 0,32, der Integralwert der linken Hemisphäre der Probanden in der EG-Gruppe betrug -0,04±0,26, und es gab keinen signifikanten Unterschied in den Gesamtmittelwerten der beiden Gruppen (t=-1,975, P=0,059, d=0,75). Es gab keine signifikanten Unterschiede in den Schwerpunktwerten zwischen den beiden Gruppen nach der Intervention (P > 0,025) (Abbildung 5B).
Abbildung 1: Flussdiagramm für die Rekrutierung. Insgesamt wurden 35 Probanden rekrutiert, von denen 2 Probanden die Anforderungen nicht erfüllten und 1 Probanden aufgrund der Epidemie ausschied, und schließlich 32 Probanden eingeschlossen wurden. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 2: Rehabilitationstraining der oberen Gliedmaßen mit verschiedenen Bewegungsmodi. (A,B) Z.B. bei der Durchführung eines aktiven Handrehabilitationstrainings. (C) CG führt passives Handrehabilitationstraining durch. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 3: Anordnung und Lage der Lichtstrahlen. Ein roter Kreis steht für eine Lichtquelle, ein blauer Kreis für einen Detektor und zwischen ihnen wird der Weg des Strahls angezeigt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 4: Aufgaben-Paradigma. Eine Pause (15 s)-Aufgabe (30 s)-Pause (15 s) wurde als Testeinheit verwendet und insgesamt 5 Mal wiederholt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 5: Streudiagramme, die die Verteilungen der Schwerpunkt- und Integralwerte der rechten Hemisphäre in den beiden Patientengruppen zeigen. (A) Vor dem Eingriff. (B) Nach der Intervention. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Variable | PM (n = 16) | AAM (n = 16) | p-Wert |
Geschlecht (männlich/weiblich) | 9/7 | 8/8 | 1 |
Alter in Jahren (mittlere ± SD) | 53.19 ± 10.72 | 55,88 ± 12,32 | 0.515 |
Typ (hämorrhagisch/ischämisch) | 9/7 | 6/10 | 0.479 |
Tabelle 1: Merkmale der Probanden. FMA: Fugl-Meyer Bewertung; MBI: Modifizierter Barthel-Index; PM: passive Bewegung; AAM: unterstützte aktive Bewegung; BAV: Funktionelle Ergotherapie.
Bewertungsindikatoren | Haupteffekt (Gruppe) | Haupteffekt (Zeit) | Interaktionseffekt (Gruppe x Zeit) | ||||||
F | p-Werte | η²p | F | p-Werte | η²p | F | p-Werte | η²p | |
FMA-UL | 5.564 | 0.03 | 0.214 | 34.716 | 0,001 < | 0.831 | 5.554 | 0.03 | 0.256 |
FMA-WH | 8.817 | 0.006 | 0.227 | 13.357 | 0.001 | 0.308 | 8.817 | 0.006 | 0.227 |
MBI | 8.512 | 0.007 | 0.221 | 588.559 | 0,001 < | 0.952 | 10.425 | 0.003 | 0.258 |
Tabelle 2: Ergebnisse der Analyse der wiederholten bidirektionalen ANOVA, die für GROUP, TIME und den Interaktionseffekt auf FMA-UL, FMA-WH und MBI durchgeführt wurde.
Assistierte Aktive Bewegungsgruppe | Gruppe Passive Bewegung | |||||
Mittlerer ± SD | Mittlerer ± SD | t-Wert | P-Wert | Cohens d | ||
Integraler Wert | Links | -0,04 ± 0,26 | 0,18 ± 0,32 | -1.975 | 0.059 | 0.75 |
Rechts | -0,06 ± 0,24 | 0,20 ± 0,32 | -2.489 | 0.02 | 0.92 | |
Zentoi-Wert | Links | 13.03 ± 10.45 Uhr | 11.54 ± 9.13 Uhr | 0.396 | 0.695 | 0.15 |
Rechts | 11.04 ± 12.00 Uhr | 12.58 ± 10.98 Uhr | -0.351 | 0.728 | 0.13 |
Tabelle 3: Vergleich der fNIRS-Daten zwischen den beiden Gruppen nach der Intervention.
In dieser Studie untersuchten wir mit Hilfe der Nahinfrarotspektroskopie die Wirkung von FOT in Kombination mit funktionellem Training der oberen Extremitäten in verschiedenen Trainingsmodi auf die frühe Rehabilitation von RHD-Patienten. FOT hilft dem Patienten, die steifen oberen Gliedmaßen passiv zu bewegen, um das anschließende Training zu erleichtern. Der Schlüssel ist, dass die gesunde Hand die betroffene Hand dazu bringt, zielgerichtete, wichtige und praktische funktionale Aufgaben auszuführen, reale Objekte zu verwenden und reale Szenarien so weit wie möglich zu simulieren28. Dies kann die Begeisterung des Patienten für die Behandlung stimulieren und die aktive Bewegung des Patienten maximieren. Der wichtigste Punkt der AAM ist, dass die Bewegung des Patienten von der nicht betroffenen Gliedmaße und Hand angetrieben wird, während die betroffene Gliedmaße und die betroffene Hand einen spontanen aktiven Versuch unternehmen, was das wichtigste Merkmal ist, das sie von der passiven Bewegung unterscheidet. Die Rehabilitationsgeräte geben den Patienten visuelles und taktiles Feedback in Echtzeit und vervollständigen einen geschlossenen Kreislauf zwischen dem zentralen Nervensystem und der Peripherie im Rehabilitationstraining29.
Es gibt keine komplexen Techniken für das Training für die Rehabilitationsaufgabe, aber es gibt zahlreiche Vorbehalte, die bei der Beurteilung von Patienten mit fNIRS zu beachten sind. Um ein gutes fNIRS-Signal zu gewährleisten und zu verhindern, dass Bewegungsartefakte die Testergebnisse beeinträchtigen, platzieren wir in der Regel eine Kopfhalterung auf dem Tisch vor dem Probanden. Wir stellen die Höhe des Tisches so ein, dass das Kinn des Probanden auf der Kopfhalterung aufliegt, ohne dass es zu Unannehmlichkeiten kommt. Dies trägt dazu bei, das Schwanken des Kopfes während der Bewegung zu reduzieren. Darüber hinaus beeinflusst Hautöl auf der Kopfhaut das optische Signal. Dementsprechend wischen wir vor dem Experiment das Öl mit ölabsorbierendem Papier vom Kopf des Patienten ab, um die Signalqualität sicherzustellen. Basierend auf früheren Erfahrungen haben wir auch festgestellt, dass die Verringerung des Einflusses von natürlichem Licht und Schall die Sammlung von fNIRS-Signalen verbessert. Daher sammeln wir alle Daten in einer dunklen und ruhigen Umgebung30.
Frühere Studien haben gezeigt, dass MT die Fingerflexibilität nach einem Schlaganfall effektiv verbessern kann 31, insbesondere für die Rehabilitation der oberen Gliedmaßen bei subakuten Patienten32, und daher vielversprechend bei der Wiederherstellung der motorischen Funktion und der Verbesserung der Fähigkeit ist, tägliche Aktivitäten nach einer Schädigung der Gehirnhälfte auszuführen 33,34,35,36. Wenn ein Patient seinen nicht betroffenen Arm bewegt, wird eine optische Täuschung, die durch einen Spiegel gebildet wird, vom Patienten als die Bewegung seiner betroffenen Hand angesehen, die die Aktivität seiner visuellen und somatosensorischen kortikalen Bereiche erhöht, wodurch die Aufmerksamkeit des Patienten erhöht und die Möglichkeit einer einseitigen Vernachlässigung verringertwird 37,38. Auf diese Weise kann sich der Patient bewusst dafür entscheiden, die betroffenen Gliedmaßen häufiger zu nutzen39. Auf der Grundlage der traditionellen MT bieten wir der betroffenen Extremität durch das AAM-Gerät eine direkte somatosensorische Stimulation und visuelles Feedback, wodurch das unangenehme Gefühl reduziert wird, das durch die Asynchronität der Propriozeption der betroffenen Hand und des Sehvermögensverursacht wird 40, wodurch ein breiteres therapeutisches Potenzial als bei konventioneller MT demonstriert wird. Unsere Trainingsgeräte verfügen über eine einfache Bedienung und ein starkes Sicherheitsprofil, mit der Möglichkeit, das Training sofort zu stoppen, indem Sie auf die Schließen-Taste klicken, um Notfallsituationen zu vermeiden, die während des Tests auftreten können. Darüber hinaus haben einige Studien gezeigt, dass MT die Normalisierung des Gleichgewichts der Hemisphäre nach einem Schlaganfall fördern kann, indem sie die Erregbarkeit von M1 reguliert. In Folgestudien werden wir fNIRS verwenden, um die funktionelle Konnektivität der Großhirnrinde im Ruhezustand zu bewerten, um die Veränderungen der Gehirnhälfte bei RHD-Patienten nach der Behandlung zu verifizieren41.
Diese Studie hat mehrere Einschränkungen. Erstens ist das für den Nahinfrarotspektroskopie-Test gewählte Aufgabenparadigma passiv, während die Aktivierung des Gehirns eher bei aktiven Bewegungen erfolgen kann. Daher kann das Aufgabenparadigma der aktiven Versuche geeigneter sein als die passive Bewegung. Zweitens haben wir nur den M1-Bereich überwacht, aber MT erhöht auch die neuronale Aktivität in Bereichen, die an der Aufmerksamkeitszuweisung und der kognitiven Kontrolle beteiligt sind, was die Wiederherstellung der motorischen Funktion fördern kann, indem es die kognitive Rolle bei der motorischen Kontrolle erhöht42; Daher kann auch eine Überwachung der präfrontalen Hämodynamik erforderlich sein. Zudem wurden aufgrund der Vielzahl an Behandlungsplänen für die stationären Patienten nur 10 min Handrehabilitationstraining pro Tag durchgeführt. In Zukunft soll die Trainingszeit verlängert werden, um die rehabilitative Wirkung besser erforschen zu können. Folgestudien sind notwendig, um die Langzeitwirkung dieses Trainings zu beobachten. Es wird erwartet, dass in Zukunft multizentrische Großstichprobenstudien die am besten geeigneten Rehabilitationsstrategien für frühe RHD-Patienten liefern werden.
Die Autoren erklären, dass die Forschung in Ermangelung einer kommerziellen oder finanziellen Beziehung durchgeführt wurde, die als potenzieller Interessenkonflikt ausgelegt werden könnte.
Diese Studie wurde von den Grundlagenforschungsfonds für zentrale Forschungsinstitute der öffentlichen Wohlfahrt (2019CZ-11) und dem Projekt des China Rehabilitation Research Center (Nummer: 2021zx-Q5) unterstützt.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Hand Active Passive Rehabilitation Trainer | Soft Robot Technology Co., Ltd. | H1000 | FOT-AAM group training/FOT-PM group training |
Near-Infrared Brain Functional Imaging System | Shimadzu (China) Co.,Ltd. | LIGHTNIRS | Assessment |
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