El uso combinado de terapia robótica y estimulación de corriente directa de Transcranial para el miembro superior

Resumen

El uso combinado de terapia robótica y estimulación transcraneal por corriente directa como un complemento para la terapia de rehabilitación convencionales puede resultar en mejores resultados terapéuticos debido a la modulación de la plasticidad cerebral. En este artículo, describimos los métodos combinados utilizados en nuestro Instituto para mejorar el rendimiento del motor después del accidente cerebrovascular.

Resumen

Desordenes neurológicos tales como derrame cerebral y parálisis cerebral son causas principales de discapacidad a largo plazo y pueden llevar a incapacidad severa y restricción de las actividades diarias debido a deficiencias de la extremidad superior e inferior. Intensivo terapia física y ocupacional aún se consideran tratamientos principales, pero se están estudiando nuevas terapias adjuntas a rehabilitación estándar que puede optimizar los resultados funcionales.

Estimulación por corriente directa transcraneal (tDCS) es una técnica de estimulación cerebral no invasiva que polariza las regiones subyacentes del cerebro mediante la aplicación de corrientes débiles directo a través de electrodos en el cuero cabelludo, modulación de la excitabilidad cortical. Mayor interés en esta técnica se pueden atribuir a su bajo costo, facilidad de uso y efectos sobre la plasticidad neuronal humano. La investigación reciente se ha realizado para determinar el potencial clínico de tDCS en diversas condiciones como la depresión, la enfermedad de Parkinson y motor rehabilitación después del accidente cerebrovascular. Pinza ayuda a mejorar la plasticidad cerebral y parece ser una técnica prometedora en programas de rehabilitación.

Un número de dispositivos robóticos se han desarrollado para ayudar en la rehabilitación de la función del miembro superior después del accidente cerebrovascular. La rehabilitación del déficit motor es a menudo un proceso largo que requiere enfoques multidisciplinarios para un paciente lograr la máxima independencia. Estos dispositivos no es nuestra intención reemplazar la terapia de rehabilitación manual; por el contrario, fueron diseñados como una herramienta adicional a los programas de rehabilitación, lo que permite la percepción inmediata de resultados y seguimiento de mejoras, así ayudando a los pacientes a permanecer motivado.

TDSC y terapia asistida por el robot son complementos prometedoras para rehabilitación de accidente cerebrovascular y destino la modulación de la plasticidad cerebral, con varios informes que describen su uso asociado con la terapia convencional y la mejora de los resultados terapéuticos. Sin embargo, más recientemente, algunos ensayos clínicos pequeños han desarrollado que describen el uso asociado de tDCS y terapia asistida por robot en la rehabilitación del accidente cerebrovascular. En este artículo, describimos los métodos combinados utilizados en nuestro Instituto para mejorar el rendimiento del motor después del accidente cerebrovascular.

Introducción

Enfermedades neurológicas tales como accidente cerebrovascular, parálisis cerebral y traumatismo craneoencefálico son las principales a causas de discapacidad a largo plazo, debido a las lesiones y síntomas neurológicos posteriores que pueden llevar a incapacidad severa y restricción de actividades día¹. Trastornos del movimiento reducen significativamente la calidad de vida de un paciente. Recuperación motora es impulsado fundamentalmente por la neuroplasticidad, el mecanismo básico subyacente a la readquisición de las habilidades motoras perdidas debido a las lesiones de cerebro^2,3. Por lo tanto, terapias de rehabilitación se basan fuertemente en intensivo de dosis altas y la intensa repetición de movimientos para recuperar fuerza y rango de movimiento. Estas actividades repetitivas se basan en movimientos de la vida diaria, y pacientes pueden volverse menos motivados debido a la lenta recuperación del motor y ejercicios repetitivos, que pueden afectar el éxito de neurorrehabilitación⁴. Intensivo terapia física y ocupacional aún se consideran tratamientos principales, pero se están estudiando nuevas terapias adjuntas a rehabilitación estándar para optimizar los resultados funcionales¹.

El advenimiento de las terapias asistidas por robot se ha demostrado tener gran valor en la rehabilitación del movimiento, que influyen en los procesos de plasticidad sináptica neuronal y reorganización. Se han investigado para el entrenamiento de los pacientes con las funciones neurológicas dañadas y ayudar a las personas con discapacidad⁵. Una de las ventajas más importantes de la adición de tecnología robótica para las intervenciones rehabilitive es su capacidad para ofrecer entrenamiento de alta intensidad y alta dosis, que de otra manera sería un proceso muy intensivo⁶. El uso de terapias robóticas, junto con programas de ordenador de realidad virtual, permite una percepción inmediata y la evaluación de recuperación del motor y puede cambiar las acciones repetitivas en significativas, interactivas funcionales tareas como la limpieza de una estufa de⁷ . Esto puede elevar la motivación y adherencia al proceso de rehabilitación larga de los pacientes y permite, a través de la posibilidad de medición y cuantificación de movimientos, seguimiento de su progreso⁵. Integración de terapia robótica en las prácticas actuales puede aumentar la eficacia y la efectividad de la rehabilitación y el desarrollo de nuevos modos de ejercicio⁸.

Terapéutico rehabilitación robots proporcionan formación específica para la tarea y se pueden dividir en dispositivos de tipo de efector final y exoesqueleto-tipo dispositivos⁹. La diferencia entre estas clasificaciones se relaciona cómo movimiento se transfiere desde el dispositivo al paciente. Extremo-effector dispositivos tienen estructuras más simples, con la extremidad del paciente solamente en su parte más distal, lo que dificulta aislar el movimiento de una articulación. Dispositivos basados en el exoesqueleto tienen diseños más complejos con una estructura mecánica que refleja la estructura esquelética de la extremidad, por lo que un movimiento de articulación del dispositivo producirá el mismo movimiento del paciente miembro^7,9.

T-WREXSE es un robot basado en el exoesqueleto que ayuda a los movimientos de todo el brazo (hombro, codo, antebrazo, muñeca y movimientos del dedo). El brazo mecánico ajustable permite niveles variables de ayuda de la gravedad, permitiendo a los pacientes que tienen alguna función residual del miembro superior para lograr un mayor rango activo de movimiento en una terapia espacial tridimensional^7,9. El MIT-MANUS es un robot del tipo de efector final que funciona en un único plan (x - y y-Axis) y permite que una bidimensional gravedad compensada terapia, asistencia a hombro y codo movimientos moviendo la mano del paciente en el plano horizontal o vertical^{9 , 10}. ambos robots tienen sensores de posición incorporado que pueden cuantificar el control motor de la extremidad superior y recuperación y una interfaz para la integración de la computadora que permite 1) el entrenamiento de tareas funcionales significativos simulado en un entorno virtual de aprendizaje y 2) juegos de ejercicio terapéutico, que ayuda a la práctica de la planificación, defectos del campo visual, la atención y la coordinación ojo-mano motor o descuida^7,9. También permiten la compensación de los efectos de la gravedad en la extremidad superior y son capaces de ofrecer apoyo y asistencia a los movimientos repetitivos y estereotipados en pacientes severamente deteriorados. Esto reduce progresivamente asistencia como el sujeto mejora y aplica la mínima asistencia o resistencia al movimiento de pacientes levemente deteriorados^9,11.

Otra nueva técnica de neurorrehabilitación es estimulación por corriente directa transcraneal (tDCS). tDCS es una técnica de estimulación cerebral no invasiva que induce cambios de excitabilidad cortical mediante el uso de corrientes directas aplicadas via cuero cabelludo electrodos^12,de baja amplitud¹³. Dependiendo de la polaridad de la corriente, excitabilidad del cerebro puede aumentar por el estímulo anódicas o disminuida por estimulación cathodal².

Recientemente, ha habido mayor interés en la pinza, como se ha demostrado para tener efectos beneficiosos en una amplia gama de enfermedades como el accidente cerebrovascular, epilepsia, enfermedad de Parkinson, la enfermedad de Alzheimer, fibromialgia, trastornos psiquiátricos como la depresión, afectivo trastornos y esquizofrenia². Pinza tiene algunas ventajas, como su relativamente bajo costo, facilidad de uso, seguridad y efectos secundarios raros¹⁴. tDCS también es un método indoloro y puede ser confiablemente cegado en los ensayos clínicos, ya que tiene un modo simulado del¹³. tDCS es probable no óptimos para la recuperación funcional en su propia; sin embargo, está mostrando mayor promesa como terapia asociada en rehabilitación, ya que mejora el cerebro plasticidad¹⁵.

En este protocolo, demostramos terapia Robusteza-asistida combinada (con dos robots de vanguardia) y no invasiva neuromodulación con pinza como método para mejorar los resultados de la rehabilitación, además de la terapia física convencional. Más estudios con terapias robóticas o pinza utilizaron como técnicas aisladas y pocos han combinado ambos, que puede aumentar los efectos beneficiosos más allá de las intervenciones solo. Estos pequeños ensayos demostraron un posible efecto sinérgico entre los dos procedimientos, con mejor recuperación motora y funcional capacidad^{8,15,16,17,18, 19}. Por lo tanto, nuevas terapias multimodales pueden mejorar la recuperación de movimiento más allá de las posibilidades actuales.

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Protocolo

Este protocolo sigue las directrices del Comité de ética de investigación de la institución.

1. pinza

1. Contraindicaciones y consideraciones especiales
   Nota: la pinza es una técnica segura que envía corriente directa constante y baja a través de electrodos, induciendo cambios en la excitabilidad neuronal del área ser estimulado.
   1. Antes de la instalación de dispositivos, confirmar que el paciente no tiene contraindicaciones para tDCS, como reacciones adversas al tratamiento previo de tDCS, dispositivos médicos implantados cerebrales o la presencia de implantes metálicos en la cabeza.
   2. Utilice los siguientes criterios de inclusión: pacientes con accidente cerebrovascular crónico y subagudo con leve a moderada hemiparesia extremidad superior. Otras contraindicaciones incluyen defectos del cráneo, que podrían alterar la intensidad y la ubicación del flujo de corriente, y temas deben estar libres de condiciones médicas inestables como la epilepsia no controlada.
   3. Inspeccionar el cuero cabelludo del paciente cuidadosamente para las lesiones cutáneas, tales como trastornos de la piel aguda o crónica, cortes u otros signos inflamatorios. Evitar la colocación de los electrodos y estimular zonas de tales lesiones como precaución de seguridad.
2. Materiales para pinza
   1. Verifica si todos los siguientes materiales están disponibles (figura 1) antes de iniciar el procedimiento: tDCS dispositivo estimulador, 9 batería V, 2 electrodos conductores, 2 esponja electrodos, cables, 2 vinchas de goma (o las correas del Velcro, correas no conductores) , solución de cloruro de sodio (NaCl), cinta de medición
3. Mediciones de
   1. Sitios de electrodo se definen generalmente como posiciones de EEG de 10/20, como se describe en una anterior publicación²⁰. Asegúrese de que el tema está cómodamente sentado.
   2. En primer lugar, localizar el vértice (Cz).
      1. Medir la distancia desde el nasion (puente de la nariz) o intersección de los dos huesos nasales y el hueso frontal del inion (protuberancia occipital externa o proyección más prominente de la protuberancia) y marque el 50% de esta longitud. Marque esta posición Cz preliminar como una línea, utilizando un lápiz de aceite o un marcador no tóxico a base de agua.
      2. Mida la distancia de puntos preauricular derecha e izquierda (es decir, el área anterior del trago). Divida esta distancia por la mitad y marque el punto calculado con una línea.
      3. Conectar ambas líneas para crear una cruz. La intersección de ambas líneas corresponde al vértice (Cz) (figura 2).
   3. Identificar el sitio de destino en la cabeza.
      Nota: Anódicas estimulación incrementa la excitabilidad cortical en el tejido cerebral estimulada, mientras que estimulación cathodal disminuye. Estudios previos han utilizado estimulación anódicas en el hemisferio lesionado o cathodal estimulación del hemisferio del contralesional con el fin de disminuir la excitabilidad cortical en el córtex motor afectado y aumento en la corteza del motor afectada. En este protocolo, describiremos bihemispheric estimulación (con estimulación anódicas y cathodal en la misma sesión) y estimulación anódicas sobre la corteza de motor primaria.
      1. Para localizar la corteza motora primaria (M1), uso 20% de la distancia de Cz para el punto preauricular derecha o izquierda (figura 3). Esta área deberá corresponder a la ubicación de EEG de C3/C4.
      2. Coloque el ánodo sobre la corteza de motor centro de M1 del hemisferio ipsilesional y el cátodo sobre la región supraorbitaria contralateral (Fp) (figura 3).
      3. Como alternativa, coloque el ánodo sobre la corteza de motor centro de M1 del hemisferio ipsilesional y el cátodo sobre del contralesional M1. Las posiciones M1 para los electrodos de pinza se encuentran en canales de C3 y C4 (figura 3).
4. Preparación de la piel
   1. Inspeccione la piel y evitar estimulantes sobre las lesiones o piel dañada.
   2. Mueva el pelo lejos del sitio de estimulación para mejorar la conductancia. Limpie la superficie de la piel, eliminando cualquier signo de loción y gel. De sujetos con cabello más grueso, puede ser necesario utilizar gel conductor.
5. Posicionamiento de electrodos y el dispositivo de configuración²⁰
   1. Después de preparar la piel y localizar el sitio de estimulación, coloque una cinta de la cabeza bajo el inion, alrededor de la circunferencia de la cabeza. Proporcionar arnés de cabeza hechos de material no conductor y no absorbente como elástico, Velcro, o correas de goma.
   2. Remoja las esponjas con solución salina. Para una esponja de 35 cm² , aproximadamente 6 mL de solución por cada lado puede ser suficiente. Evitar la oversoaking de la esponja. Evitar la producción de fugas de líquidos sobre el tema. Si es necesario, utilice una jeringa para agregar más solución.
   3. Conecte los cables al dispositivo de pinza. Asegúrese de que la polaridad de los cables está correcta, puesto que los efectos de tDCS son específicas de polaridad (como estándar: rojo corresponde al electrodo ánodo, y negro o azul corresponde al electrodo de cátodo).
   4. Inserte el pin del cable conector firmemente en la inserción de goma conductora.
   5. Inserte la inserción de goma conductora en la esponja. Asegúrese de que la inserción de goma conductora todo está cubierto por la esponja y que el pin del cable conector no es visible.
   6. Coloque el primer electrodo de esponja debajo de la cinta de la cabeza y asegurarse de que el exceso de líquido no es liberado de la esponja.
   7. Conectar ambas correas elásticas de la cabeza, según el montaje de electrodo previsto.
   8. Coloque el segundo electrodo de esponja en la cabeza sobre el área ser estimulado bajo el segundo elástica correa.
   9. Si la resistencia general eléctrica de los electrodos y el cuerpo es alta, puede indicar configuración del electrodo inadecuado. Algunos dispositivos proporcionan medición de resistencia, que debe ser kΩ bajo 5, idealmente.
   10. Algunos dispositivos proporcionan una indicación continua de la resistencia durante la estimulación, que es una manera útil para detectar situaciones potencialmente peligrosas (por ejemplo, un electrodo seco). En tales casos, el dispositivo puede terminar o reducir la intensidad de estímulo si la resistencia aumenta más allá de cierto umbral.
6. Estimulación
   1. Asegúrese de que el paciente está despierto, relajado y sentarse cómodamente durante el procedimiento²¹.
   2. Ajuste el tDCS estimulador (intensidad, tiempo y condición de impostor, si es aplicable). Según estudios anteriores, se aplican corriente directa durante 20 minutos a una intensidad de 1 mA.
      Nota: Para la intervención simulada, la corriente se suele aplicar sólo para los primeros 30 s para dar al sujeto la sensación de estimulación. Esta duración se ha establecido en varios estudios como ser eficaz en el cegamiento de la intervención asignada, sin estimular la excitabilidad cortical²².
   3. Iniciar la estimulación de la pinza. Iniciar el flujo de corriente por incrementando la corriente para evitar los efectos más adversos. Ramping para arriba se hace automáticamente en algunos dispositivos, pero si no es así, aumente la corriente lentamente durante la inicial 30 s para alcanzar la máxima programada actual (en nuestro protocolo, hasta 1 mA).
   4. Después de iniciar la estimulación eléctrica, algunos pacientes pueden percibir sensaciones de picazón leve temporales, mareos o vértigo. Esto se puede evitar incrementando la corriente arriba y abajo al principio y al final de cada sesión.
   5. Al final del procedimiento, poco a poco la rampa fuera de la corriente de 30 s.
7. Después del procedimiento
   1. Para registrar y evaluar la seguridad de la estimulación, pida al paciente que complete un cuestionario de efectos adversos comunes y su intensidad después de que el procedimiento se realiza. Estos pueden incluir irritación de la piel, náuseas, dolores de cabeza, ardor, mareos, hormigueo u otras molestias.
   2. Explicar al paciente que cualquier posibles efectos secundarios son generalmente de intensidad leve o moderada y suele ser temporal.
   3. Después de tDCS, referir los pacientes para someterse a terapia robótica.
      Nota: En las siguientes secciones del presente Protocolo, se describe el uso de las versiones comerciales del MIT-Manus y T-WREXSE.

2. robótica terapia con MIT-Manus

1. Posicionamiento
   Nota: Este robot es un robot interactivo para la rehabilitación del miembro superior. La versión utilizada en nuestro estudio permite formación de movimiento de la muñeca en el plano horizontal (plana).
   1. Asegúrese de que el tema está sentado en una silla confortable y ergonómica, asegurada por un cinturón de cuatro puntos y frente a la pantalla de video.
   2. Asegúrese de que un terapeuta capacitado supervisa el entrenamiento robótico.
   3. Coloque la mano que se someterá a entrenamiento en el apretón de la manija de la robótica. Ajustar ambos cinturones alrededor del brazo del sujeto. Ajuste el soporte en la parte posterior del brazo para que permanezca estable durante el entrenamiento.
   4. Coloque la extremidad superior parético como se indica: hombro en flexión de 30 º, flexión de codo de 90°, antebrazo en posición prona mediados, muñeca en posición neutral.
   5. Durante la operación de la máquina, asegúrese de que el movimiento de las articulaciones de hombro y codo gama está limitada a aproximadamente 45°. Asegúrese de que el brazo se inmoviliza, y la muñeca tiene libertad de movimiento. Movimiento es posible en el plano horizontal (en todas las direcciones posibles).
2. Formación
   1. El número de movimientos en una sesión de entrenamiento robótico es variable; sin embargo, es común realizar repeticiones unos 320 en todas las direcciones posibles de un avión dentro de un mismo plano.
   2. La pantalla muestra señales de las tareas que el sujeto necesita realizar y proporciona información constante de la posición del brazo.
   3. El software del robot tiene varios juegos de ejercicio terapéutico para el entrenamiento motor. La retroalimentación visual consiste en generalmente una pelota amarilla que el paciente debe moverse entre los objetivos. Otros escenarios de formación están disponibles.
   4. El robot sólo ayudará a la paciente si es necesario; por ejemplo, si el sujeto no puede realizar el movimiento deseado en 2 s, la máquina le ayudará a completar su movimiento. Si el sujeto no tiene suficiente coordinación motora para llevar a cabo el movimiento previsto, el robot guiará el brazo del sujeto para realizar el movimiento correspondiente.

3. entrenamiento con brazo MIT-Manus

Nota: Este brazo robótico permite formación de codo flexión y extensión, protracción de hombro y retracción y rotación interna y externa de hombro en el plano horizontal.

1. Posicionamiento
   1. Para el brazo MIT-MANUS, asegúrese de que el sujeto está sentado cómodamente. Ajustar los cinturones de seguridad en consecuencia. Posición del paciente derecha o izquierda del brazo en el robot y ajustar ambos cinturones.
   2. Ajuste la altura del robot según sea necesario. Ajuste la altura de la mesa según sea necesario.
   3. Si hay alguna molestia o dolor, presione el botón de parada de emergencia para desactivar el robot inmediatamente.
2. Formación
   1. Calibrar la máquina preguntando el tema a mover su brazo a lo largo de las líneas.
   2. El robot sólo ayudará a la paciente si es necesario. Por ejemplo, si el sujeto no puede realizar el movimiento deseado en 2 s, la máquina le ayudará a completar su movimiento. Si el sujeto no tiene suficiente coordinación motora para llevar a cabo el movimiento previsto, el robot guiará el brazo del sujeto para realizar el movimiento correspondiente.
      Nota: El software del robot tiene varios juegos de ejercicio terapéutico para el entrenamiento motor. La retroalimentación visual consiste en generalmente una pelota amarilla que el paciente debe moverse entre los objetivos. Otros escenarios de formación están disponibles.

4. entrenamiento con T-WREXSE

1. Posicionamiento
   Nota: La T-WREXSE consiste en un exoesqueleto que se ajusta el brazo del sujeto y permite el libre movimiento del hombro, codo y articulaciones de la muñeca en un entorno tridimensional.
   1. Asegúrese de que el sujeto está sentado en una silla cómoda y ergonómica frente a la pantalla de video, que proporciona una retroalimentación visual y auditiva en un entorno de realidad virtual, ayudando a la paciente a lograr su objetivo.
   2. Coloque al paciente sentado frente a modulo principal del robot. Utilice el control remoto suministrado para ajustar altura de exoesqueleto por consiguiente. Ajuste el brazo del robot exoesqueleto del lado correspondiente de la extremidad del paciente que será entrenado (izquierda o derecha).
   3. Deje unos 4 dedos de altura por encima del hombro.
   4. Ajuste del miembro del paciente en el exoesqueleto, ajuste las correas en el brazo y antebrazo.
   5. Ajustar la longitud del brazo de exoesqueleto y por consiguiente, del antebrazo así como la compensación de peso (gravedad) necesaria para el brazo (A i) y antebrazo (A E). Consiste en una escala lineal de la ayuda de la gravedad, donde A no tiene ninguna ayuda de la gravedad.
   6. De entrada estas mediciones a la computadora.
   7. Antes de comenzar el entrenamiento, ajustar y calibrar el rango de los límites de movimiento del robot, según las capacidades del paciente.
   8. Para comprobar el calibrado rango de movimiento, pida al paciente que mueva el cubo en todas las direcciones de la pantalla.
2. Formación
   1. En cada sesión, que el individuo lleve a cabo unos 72 repeticiones del movimiento hacia objetivos funcionales diferentes (una sesión de entrenamiento T-WREXSE generalmente dura unos 60 minutos).
   2. Entre cada movimiento, permite un intervalo de 10 segundos evitar la fatiga. Las 72 repeticiones se dividen en 3 bloques de 24 movimientos. Permite un intervalo de 5 minutos entre cada bloque de 24 movimientos.

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Resultados

Estimulación cerebral no invasiva con tDCS recientemente ha generado un interés por sus potenciales efectos neuroplastic, equipo relativamente barato, facilidad de uso y pocos efectos secundarios²². Los estudios han demostrado eso neuromodulación por tDCS tiene el potencial para modular la excitabilidad cortical y la plasticidad, promoviendo mejoras en el rendimiento del motor a través de la plasticidad sináptica mediante la estimulación de la corteza de moto...

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Discusión

En este protocolo, se describe un protocolo de tratamiento estándar para pinza combinada la estimulación asociada y terapia robótica, usada como complemento a los programas de rehabilitación convencional en pacientes con problemas de brazo. El protocolo pretende mejorar la movilidad y la función motora. Es importante observar la rampa- y la rampa de la máquina de pinza para evitar cualquier riesgo de efectos adversos. tDCS es una técnica segura con pocos efectos secundarios que se describen en la literatura

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Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
tDCS device	Soterix Medical		Soterix Medical 1x1
9V Battery (2x)
Two rubber head bands
Two conductive rubber electrodes
Two sponge electrodes
Cables
NaCl solution
Measurement tape
Armeo Spring Robot	Hocoma
inMotion ARM	Interactive Motion Technologies