L’utilisation combinée de Transcranial Direct Current Stimulation et thérapie robotique pour le membre supérieur

Résumé

L’utilisation combinée de la stimulation transcrânienne courant continu et robotique thérapie comme un Add-on pour la thérapie de réadaptation conventionnelle peut entraîner des résultats thérapeutiques améliorées en raison de la modulation de la plasticité du cerveau. Dans cet article, nous décrivons les méthodes combinées utilisées dans notre Institut pour améliorer la performance du moteur après l’accident vasculaire cérébral.

Résumé

Troubles neurologiques tels que des accidents vasculaires cérébraux et la paralysie cérébrale sont principales causes d’invalidité à long terme et peuvent conduire à une incapacité sévère et restriction des activités quotidiennes en raison de déficiences de la branche supérieure et inférieure. Physique intensive et ergothérapie sont encore considérés comme principaux traitements, mais nouvelles thérapies auxiliaires de réhabilitation standard qui peuvent optimiser les résultats fonctionnels sont à l’étude.

La stimulation transcrânienne courant continu (CDV) est une technique de stimulation cérébrale non invasive qui polarise les régions du cerveau sous-jacent par le biais de l’application de faibles courants continus au moyen d’électrodes sur le cuir chevelu, en modulant l’excitabilité corticale. Regain d’intérêt pour cette technique peut être attribuée à son faible coût, facilité d’utilisation et les effets sur la plasticité neurale humaine. Une recherche récente a été réalisée afin de déterminer le potentiel clinique de CDV dans diverses conditions telles que la dépression, la maladie de Parkinson et rééducation motrice après accident vasculaire cérébral. tDCS contribue à améliorer la plasticité du cerveau et semble être une technique prometteuse dans les programmes de réadaptation.

Un certain nombre de dispositifs robotiques ont été développé pour aider à la réhabilitation de la fonction du membre supérieur après un AVC. La réhabilitation des déficits moteurs est souvent un long processus qui exige une approche multidisciplinaire pour un patient d’atteindre une indépendance maximale. Ces dispositifs ne visent pas à remplacer la rééducation manuelle ; au lieu de cela, ils ont été conçus comme un outil supplémentaire pour des programmes de réhabilitation, ce qui permet une perception immédiate des résultats et suivi des améliorations, contribuant ainsi aux patients de rester motivé.

Les tDSC et thérapie assistée par robot sont prometteurs Add-ons pour rééducation et ciblent la modulation de la plasticité du cerveau, avec plusieurs rapports décrivant leur utilisation afin d’être associée à une thérapie conventionnelle et l’amélioration des résultats thérapeutiques. Cependant, plus récemment, certains petits essais cliniques ont été développés qui décrivent l’utilisation associée de CDV et robot-assisted therapy en rééducation. Dans cet article, nous décrivons les méthodes combinées utilisées dans notre Institut pour améliorer la performance du moteur après l’accident vasculaire cérébral.

Introduction

Troubles neurologiques tels que des accidents vasculaires cérébraux, la paralysie cérébrale et traumatisme crânien sont principales causes d’invalidité à long terme, en raison des lésions et des symptômes neurologiques ultérieures pouvant mener à une incapacité sévère et restriction des activités quotidiennes de¹. Dyskinésies réduisent de façon significative une qualité de vie des patients. Moteur récupération repose fondamentalement neuroplasticité, le mécanisme de base qui sous-tendent la nouvelle acquisition des habiletés motrices perdues en raison de lésions de cerveau^2,3. Ainsi, des thérapies de réadaptation fortement reposent sur la formation intensive de haut-dose et intense répétition de mouvements pour récupérer force et amplitude de mouvement. Ces activités répétitives sont basées sur les mouvements de la vie quotidienne, et les patients peuvent devenir moins motivés en raison de la lenteur de la reprise moteur et des exercices répétitifs, ce qui peuvent nuire à la réussite de neuroréadaptation⁴. Physique intensive et ergothérapie sont encore considérés comme principaux traitements, mais les nouvelles thérapies auxiliaires à réhabilitation standard sont étudiées pour optimiser les résultats fonctionnels¹.

L’avènement des thérapies assistée par robot a été établi ont une grande valeur en rééducation, influer sur les processus de plasticité synaptique neuronale et de réorganisation. Ils ont été étudiés pour la formation des patients présentant des fonctions neurologiques endommagées et aider les personnes ayant une déficience,⁵. Un des avantages plus importants de l’ajout de technologie robotique aux interventions de rehabilitive est sa capacité à dispenser une formation intensive et de haut-dose, qui autrement serait un processus très fastidieuse⁶. L’utilisation de thérapies robotiques, ainsi que de logiciels de réalité virtuelle, permet une perception immédiate et d’évaluation de récupération moteur et peut changer des actions répétitives dans des tâches fonctionnelles significatives et interactifs tels que le nettoyage d’une cuisinière⁷ . Cela peut élever la motivation des patients et l’adhésion au processus de rééducation longue et permet, grâce à la possibilité de mesurer et quantifier les mouvements, suivi de leur progrès⁵. Intégration de thérapie robotique dans les pratiques actuelles peut-être augmenter l’efficacité et l’efficacité de la remise en état et permettre le développement de nouveaux modes d’exercice⁸.

Les robots thérapeutiques de réadaptation dispenser une formation spécifique à une tâche et se divisent en fin effecteur-dispositifs et d’appareils de type exosquelette⁹. La différence entre ces classifications est reliée à comment mouvement est transférée de l’appareil au patient. Dispositifs d’effecteur ont des structures plus simples, communiquant avec le membre du patient uniquement à sa partie la plus distale, rendant plus difficile d’isoler le mouvement d’une articulation. Exosquelette périphériques ont des conceptions plus complexes avec une structure mécanique qui reflète la structure du squelette du membre, donc un mouvement d’articulation de l’appareil produira le même mouvement du patient limb^7,9.

Le T-WREX est un robot exosquelette-basé qui aide les mouvements de tout le bras (épaule, coude, avant-bras, poignet et mouvements de doigts). Le bras mécanique réglable permet à des niveaux variables d’appui de gravité, permettant aux patients qui ont une fonction résiduelle supérieurs pour atteindre un plus large éventail d’actif du mouvement dans une thérapie spatiale tridimensionnelle^7,9. Le MIT-MANUS est un robot de type fin-effecteur qui fonctionne dans un seul régime (x et axe des ordonnées) et permet qu'une densité bidimensionnelle indemnisé thérapie, aidant épaule et coude mouvements en déplaçant la main du patient dans le plan horizontal ou vertical^{9 , 10}. les deux robots ont des capteurs de position intégré qui peuvent quantifier la motricité du membre supérieur et de récupération et d’une interface pour l’intégration d’ordinateur qui permet 1) la formation des tâches fonctionnelles signifiantes simulé dans un environnement d’apprentissage virtuel et 2) jeux d’exercices thérapeutiques, qui aide à la pratique du moteur de planification, défauts de coordination, l’attention et champ visuel oeil-main ou néglige^7,9. Ils également permettant la compensation des effets de la gravité sur les membres supérieurs et sont capables d’offrir soutien et assistance aux mouvements répétitifs et stéréotypés chez les patients sévèrement altérées. Cela réduit progressivement une aide que le sujet s’améliore et s’applique une aide minimale ou la résistance au mouvement pour les patients modérément altérée^9,11.

Une autre nouvelle technique pour la réadaptation neurologique est la stimulation transcrânienne courant continu (CDV). TDC est une technique de stimulation cérébrale non invasive qui induit des changements d’excitabilité corticale grâce à l’utilisation de la faible amplitude des courants continus appliquées par l’intermédiaire du cuir chevelu électrodes^12,13. Selon la polarité de l’écoulement du courant, excitabilité cérébrale peut être augmentée par la stimulation anodique ou cathodiques stimulation²a diminué.

Récemment, il y a eu un intérêt accru pour le CDV, comme il s’est avéré avoir des effets bénéfiques sur un large éventail de maladies comme l’accident vasculaire cérébral, épilepsie, maladie de Parkinson, maladie d’Alzheimer, fibromyalgie, troubles psychiatriques comme la dépression, affective troubles et schizophrénie². TDC a certains avantages, tels que son coût relativement faible, la facilité d’utilisation et de sécurité, les effets indésirables rares¹⁴. TDC est également une méthode indolore et peut être aveuglé fiable dans les essais cliniques, car il a une imposture mode¹³. TDC est probablement pas optimal pour la récupération fonctionnelle sur ses propres ; Cependant, il est prometteuse accrue comme traitement associé en réadaptation, car il renforce de plasticité cérébrale¹⁵.

Dans ce protocole, nous démontrons combiné de thérapie assistée par robot (avec deux robots state-of-the-art) et non invasif neuromodulation avec CDV comme une méthode pour améliorer les résultats de la réadaptation, en plus de la physiothérapie conventionnelle. La plupart des études impliquant des thérapies robotiques ou CDV ont pratiquées comme les techniques isolées et peu ont combiné les deux, qui peut augmenter les effets bénéfiques au-delà de chaque intervention seule. Ces petits essais ont démontré un effet de synergie possible entre les deux procédures, avec moteur amélioré la récupération et la capacité fonctionnelle^{8,15,16,17,18, 19}. Par conséquent, nouvelles thérapies multimodales peuvent améliorer la récupération de mouvement au-delà des possibilités actuelles.

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Protocole

Ce protocole suit les directives du Comité de déontologie de la recherche humaine de notre institution.

1. STD

1. Contre-indications et des considérations particulières
   Remarque : STD est une technique sûre qui envoie constant et faible courant à travers les électrodes, induire des changements dans l’excitabilité neuronale de la région étant stimulée.
   1. Avant l’installation de l’appareil, vérifier que le patient n’a pas des contre-indications à STD, tels que les réactions indésirables aux précédentes tDCS traitement, dispositifs médicaux implantés cerveau ou la présence d’implants métalliques dans la tête.
   2. Les critères d’inclusion suivants : AVC subaiguë et chronique avec la lumière pour hémiparésie modérée de haut-extrémité. Autres contre-indications incluent des défauts du crâne, qui pourraient altérer intensité et l’emplacement du courant, et les sujets doivent être exempts de conditions médicales instables tels que l’épilepsie non contrôlée.
   3. Examinez le cuir chevelu du patient soigneusement pour des lésions cutanées, telles que les troubles cutanés aigus ou chroniques, de coupures ou autres signes inflammatoires. Évitez de placer les électrodes et stimuler les zones avec telles lésions par mesure de précaution.
2. Matériaux pour STD
   1. Vérifiez si tout ce qui suit dans la liste des matériaux sont disponibles (Figure 1) avant de commencer la procédure : tDCS appareil stimulateur, 9 batterie V, 2 électrodes conductrices, éponge 2 électrodes, câbles, 2 bandeaux de caoutchouc (ou sangles Velcro, sangles non conductrices) , solution de chlorure de sodium (NaCl), ruban à mesurer
3. Mesures
   1. Sites de l’électrode sont habituellement définis comme des positions de 10/20 de EEG, tel que décrit dans une précédente publication²⁰. Assurez-vous que le sujet est assis confortablement.
   2. Tout d’abord, localiser le vertex (Cz).
      1. Mesurer la distance de la nasion (pont du nez) ou l’intersection de l’os frontal et les deux os nasaux à l’inion (protubérance occipitale externe ou une projection plus importante de la protubérance) et marquez 50 % de cette longueur. Marquez cet endroit Cz préliminaire comme une ligne, à l’aide d’un crayon de l’huile ou des marqueurs non toxique à base d’eau.
      2. Mesurez la distance de gauche et droite préauriculaire points (c'est-à-dire, la zone devant le tragus). Diviser cette distance en deux et marquer le point calculé avec une ligne.
      3. Relier les deux lignes pour créer une croix. L’intersection des deux lignes correspondra au sommet (Cz) (Figure 2).
   3. Identifier l’emplacement de la cible sur la tête.
      NOTE : Stimulation anodique augmente l’excitabilité corticale dans le tissu de cerveau stimulé, tandis que stimulation cathodique la diminue. Des études antérieures ont utilisé anodique stimulation dans l’hémisphère lésé ou stimulation cathodique dans l’hémisphère CONTRALESIONNELS pour diminuent l’excitabilité corticale dans le cortex moteur pas affectée et l’augmenter dans le cortex moteur touché. Dans ce protocole, nous allons décrire tant la stimulation bihemispheric (avec une stimulation fois anodique et cathodique dans la même session) et la stimulation anodique sur le cortex moteur primaire.
      1. Pour localiser le cortex moteur primaire (M1), utiliser 20 % de la distance de Cz au point gauche ou droite préauriculaire (Figure 3). Cette zone doit correspondre à l’emplacement de l’EEG C3/C4.
      2. Placez l’anode sur le cortex de moteur centre de M1 de l’hémisphère de l’ipsilesional et la cathode sur la région controlatérale supraorbitale (Fp) (Figure 3).
      3. Vous pouvez également placer l’anode sur le cortex de moteur centre de M1 de l’hémisphère de l’ipsilesional et la cathode sur le CONTRALESIONNELS M1. Les positions de M1 pour les électrodes tDCS sont situées à canaux C3 et C4 (Figure 3).
4. Préparation de la peau
   1. Inspecter la peau et éviter stimulant sur les lésions ou la peau endommagée.
   2. Éloigne les cheveux du site de stimulation pour améliorer la conductivité. Nettoyer la surface de la peau, enlever tout signe de lotion et le gel. Pour les sujets avec des cheveux plus épais, à l’aide de gel conducteur peut être nécessaire.
5. Positionnement d’électrode et le dispositif d’installation²⁰
   1. Après avoir préparé la peau et localisation du site de stimulation, placez un bandeau sous l’inion, autour de la circonférence de la tête. Fournir des bandeaux en matériau non-conducteur et non absorbants tels que des élastiques, Velcro, ou sangles en caoutchouc.
   2. Faites tremper les éponges avec une solution saline. Pour une éponge² de 35 cm, environ 6 mL de solution par côté peut suffire. Éviter l’oversoaking l’éponge. Éviter les fuites sur le sujet. Si nécessaire, utiliser une seringue pour ajouter plus de solution.
   3. Connectez les câbles vers le périphérique STD. S’assurer que la polarité des câbles est correcte, puisque les effets de CDV sont de polarité spécifique (comme étant normalisés : rouge correspond à l’électrode de l’anode, et noir ou bleu correspond à l’électrode de la cathode).
   4. Insérez la broche du cordon connecteur solidement dans l’encart en caoutchouc conducteur.
   5. Insérer l’encart en caoutchouc conducteur dans l’éponge. S’assurer que l’encart tout en caoutchouc conducteur est couvert par l’éponge et que la broche du cordon connecteur n’est pas visible.
   6. Placez la première électrode éponge sous le bandeau et veiller à ce que le liquide excessif n’est pas libéré de l’éponge.
   7. Connectez les deux bandeaux élastiques, selon l’électrode montage prévu.
   8. Placez la deuxième électrode éponge sur la tête sur la zone étant stimulée, sous la deuxième sangle de tête.
   9. Si la résistance électrique dans l’ensemble des électrodes et au corps est élevée, cela peut indiquer installation inadéquate d’électrode. Certains appareils offrent de mesure des résistances, qui devrait être moins de 5 kΩ, idéalement.
   10. Certains appareils fournissent une indication continue de la résistance pendant la stimulation, qui est un moyen utile pour détecter les situations potentiellement dangereuses (par exemple une électrode sèche). Dans ce cas, l’appareil peut terminer ou réduire l’intensité de stimulation si la résistance augmente au-delà d’un certain seuil.
6. Stimulation
   1. S’assurer que le patient est éveillé, détendu et vous asseoir confortablement pendant la procédure²¹.
   2. Ajustez les réglages de stimulateur de CDV (intensité, durée et imposture condition, le cas échéant). Selon des études antérieures, appliquer le courant continu pendant 20 minutes à une intensité de 1 mA.
      Remarque : Pour l’intervention de l’imposture, le courant est généralement appliqué uniquement pour les 30 premiers s qui donne au sujet la sensation de stimulation. Cette durée a été établie dans plusieurs études comme étant efficace dans leur aveuglement à l’intervention assignée, sans stimulation corticale excitabilité²².
   3. Initier la stimulation STD. Démarrer le flux de courant par la montée en puissance du courant pour éviter les effets les plus difficiles. Montée en puissance se fait automatiquement sur certains appareils, mais si ce n’est pas le cas, augmenter le courant lentement durant les premières 30 s pour atteindre le maximum programmé courant (dans notre protocole, jusqu'à 1 mA).
   4. Après le début de la stimulation électrique, certains patients peuvent percevoir des sensations de démangeaisons légères temporaires, des étourdissements ou vertiges. Cela peut être évité par la montée en puissance du courant de haut en bas au début et à la fin de chaque session.
   5. À la fin de la procédure, rampe progressivement hors du courant pendant 30 s.
7. Après l’intervention
   1. Pour enregistrer et évaluer l’innocuité de la stimulation, demandez au patient de remplir un questionnaire sur les effets indésirables fréquents et leur intensité une fois la procédure terminée. Ceux-ci peuvent inclure des irritations cutanées, nausées, maux de tête, des sensations de brûlure, vertiges, picotements ou autres désagréments.
   2. Expliquer au patient que les effets secondaires possibles sont généralement d’intensité légère ou modérée et généralement temporaire.
   3. Après STD, consulter les patients afin de suivre une thérapie robotique.
      Remarque : Dans les sections suivantes du présent protocole, nous allons décrire l’utilisation de la version commerciale du MIT-Manus et T-WREX.

2. robotique thérapie avec MIT-Manus

1. De positionnement
   Remarque : Ce robot est un robot interactif pour la réhabilitation du membre supérieur. La version utilisée dans notre étude permet la formation du mouvement de poignet dans le plan horizontal (plane).
   1. Assurez-vous que le sujet est assis dans un fauteuil confortable et ergonomique, sécurisée par une ceinture de sécurité quatre points et face à l’écran vidéo.
   2. Veillez à ce qu’un thérapeute formé supervise la formation robotique.
   3. Placer la main qui sera soumis à la formation dans la poignée de la poignée de la robotique. Ajustez les deux sangles autour du bras du sujet. Régler le support à l’arrière du bras afin qu’elle reste stable au cours de la formation.
   4. Placez le membre supérieur parétique comme il est indiqué : épaule en flexion de 30°, flexion du coude 90°, avant-bras en position milieu-couchée, poignet en position neutre.
   5. Au cours du fonctionnement de la machine, assurez-vous que le mouvement des articulations de l’épaule et coude gamme est limité à environ 45°. Assurez-vous que le bras est immobilisé, et le poignet a la liberté de mouvement. Mouvement est possible dans le plan horizontal (dans toutes les directions).
2. Formation
   1. Le nombre de mouvements dans une session de formation robotique est variable ; Toutefois, il est fréquent d’effectuer environ 320 répétitions dans toutes les directions possibles d’un avion dans un même plan.
   2. L’écran vidéo montre les repères des tâches que le sujet doit effectuer et donne une rétroaction constante de la position du bras.
   3. Logiciel du robot a plusieurs jeux d’exercices thérapeutiques pour la formation automobile. La rétroaction visuelle consiste généralement en une boule jaune que le patient doit sauter entre les cibles. Il existe d’autres scénarios de formation.
   4. Le robot n’aidera seulement le patient si nécessaire ; par exemple, si le sujet ne peut pas réaliser le mouvement prévu dans les 2 s, la machine aideront à remplir son mouvement. Si le sujet n’a pas assez de coordination moteur pour effectuer le mouvement prévu, le robot va guider le bras du sujet pour effectuer le mouvement approprié.

3. la formation avec bras de MIT-Manus

Remarque : Ce bras robotisé permet de formation du coude flexion et extension, épaule protraction et rétraction et rotation interne et externe d’épaule sur un plan horizontal.

1. De positionnement
   1. Pour le bras de MIT-MANUS, assurez-vous que le sujet est assis confortablement. Ajuster les ceintures de sécurité en conséquence. Position du patient à droite ou à gauche du bras sur le robot et régler les deux sangles.
   2. Ajustez la hauteur du robot si nécessaire. Ajustez la hauteur de la table si nécessaire.
   3. S’il y a une gêne ou une douleur, appuyez sur le bouton d’arrêt d’urgence pour éteindre le robot immédiatement.
2. Formation
   1. Calibrer la machine en posant la question de bouger ses bras le long des lignes.
   2. Le robot n’aidera seulement le patient si nécessaire. Par exemple, si le sujet ne peut pas réaliser le mouvement prévu dans les 2 s, la machine aideront à remplir son mouvement. Si le sujet n’a pas assez de coordination moteur pour effectuer le mouvement prévu, le robot va guider le bras du sujet pour effectuer le mouvement approprié.
      Remarque : Le logiciel du robot a plusieurs jeux d’exercices thérapeutiques pour la formation automobile. La rétroaction visuelle consiste généralement en une boule jaune que le patient doit sauter entre les cibles. Il existe d’autres scénarios de formation.

4. formation avec T-WREX

1. De positionnement
   Remarque : Le T-WREX se compose d’un exosquelette qui tient le bras du sujet et permet la libre circulation de l’épaule, coude et poignets dans un cadre tridimensionnel.
   1. Veiller à ce que le sujet est assis dans un fauteuil confortable et ergonomique, face à l’écran vidéo, ce qui fournit une rétroaction visuelle et auditive dans un environnement de réalité virtuelle, aider le patient à atteindre son objectif.
   2. Placer le patient assis devant le module principal du robot. La télécommande fournie permet d’ajuster la hauteur de l’exosquelette en conséquence. Ajuster le bras du robot exosquelette le côté correspondant du membre du patient qui est formé (gauche ou droite).
   3. Laisser environ 4 doigts de hauteur au-dessus de l’épaule.
   4. Ajuster membre du patient dans l’exosquelette, ajuster les sangles sur le bras et l’avant-bras.
   5. Ajuster la longueur du bras de l’exosquelette et l’avant-bras en conséquence, ainsi que la compensation de poids (gravité) nécessaire pour le bras (A à I) et l’avant-bras (A à E). Il se compose d’une échelle linéaire de soutien de gravité, où A n’a aucune prise en charge de la gravité.
   6. Entrée de ces mesures à l’ordinateur.
   7. Avant de commencer la formation, ajuster et calibrer la plage de mouvement de robot, selon les capacités du patient.
   8. Pour tester la gamme étalonnée de motion, demander au patient de remuer le cube dans toutes les directions de l’écran.
2. Formation
   1. Lors de chaque séance, que l’individu effectue environ 72 répétitions du mouvement vers des objectifs fonctionnels différents (généralement une séance d’entraînement T-WREX dure environ 60 min).
   2. Entre chaque mouvement, laisser un intervalle de 10 secondes éviter la fatigue. Les 72 répétitions sont divisées en 3 blocs de 24 mouvements de chacun. Laissez un intervalle de 5 min entre chaque bloc de 24 mouvements.

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Résultats

La stimulation cérébrale non invasive avec tDCS a récemment suscité un intérêt en raison de ses effets potentiels de la neuroplastiques, l’équipement relativement peu coûteux, facilité d’utilisation et quelques effets secondaires²². Des études ont montré que neuromodulation par tDCS a la possibilité de moduler l’excitabilité corticale et plasticité, favorisant ainsi l’amélioration des performances moteur par l’intermédiaire de la plasticit...

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Discussion

Dans le présent protocole, les auteurs décrivent un protocole de traitement standard pour stimulation combinée tDCS associés et robotique thérapie, utilisé comme un complément aux programmes de réadaptation conventionnelle chez les patients ayant une déficience de bras. Objectif du protocole est d’améliorer la mobilité et la fonction motrice. Il est important d’observer la montée en puissance-sur et montée en puissance d’envoi de la machine STD pour éviter tout risque d’effets indésirables. TDC est...

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matériels

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