O uso combinado de terapia robótica e atual estimulação transcraniana direto para o membro superior

Resumo

O uso combinado de transcraniana por corrente contínua estimulação e terapia robótica como um complemento para a terapia de reabilitação convencional pode resultar em resultados terapêuticos melhorados devido à modulação da plasticidade cerebral. Neste artigo, descrevemos os métodos combinados usados em nosso Instituto para melhorar o desempenho motor após acidente vascular cerebral.

Resumo

Distúrbios neurológicos como AVC e paralisia cerebral são principais causas de incapacidade a longo prazo e podem levar à incapacidade grave e a restrição das atividades diárias, devido a deficiências de membros inferiores ou superiores. Física intensiva e terapia ocupacional que ainda são considerados os principais tratamentos, mas estão a ser estudadas novas terapias adjuvante para reabilitação padrão que pode otimizar os resultados funcionais.

Estimulação transcraniana de corrente contínua (tDCS) é uma técnica de estimulação cerebral não-invasiva que polariza regiões do cérebro subjacente através da aplicação de fracas correntes direta através de eletrodos no couro cabeludo, modulando a excitabilidade cortical. Aumento do interesse nesta técnica pode ser atribuído ao seu baixo custo, facilidade de uso e efeitos na plasticidade neural humana. Pesquisas recentes tem sido realizada para determinar o potencial clínico das tDCS em diversas condições tais como depressão, doença de Parkinson e motor reabilitação após acidente vascular cerebral. tDCS ajuda a melhorar a plasticidade do cérebro e parece ser uma técnica promissora em programas de reabilitação.

Um número de dispositivos robóticos foram desenvolvido para ajudar na reabilitação da função de membro superior após acidente vascular cerebral. A reabilitação dos défices motor muitas vezes é um processo longo que requer abordagens multidisciplinares para um paciente a alcançar máxima independência. Estes dispositivos não pretende substituir a terapia de reabilitação manual; em vez disso, eles foram projetados como uma ferramenta adicional para programas de reabilitação, permitindo a percepção imediata dos resultados e acompanhamento das melhorias, ajudando assim os doentes a permanecer motivado.

Ambos tDSC e terapia assistida por robô são complementos promissoras para reabilitação de acidente vascular cerebral e alvo da modulação da plasticidade cerebral, com vários relatórios descrevendo o seu uso deve ser associado a terapia convencional e a melhoria dos resultados terapêuticos. No entanto, mais recentemente, alguns pequenos ensaios clínicos foram desenvolvidos que descrevem o uso associado de tDCS e terapia assistida por robô na reabilitação de acidente vascular cerebral. Neste artigo, descrevemos os métodos combinados usados em nosso Instituto para melhorar o desempenho motor após acidente vascular cerebral.

Introdução

Distúrbios neurológicos, tais como acidente vascular cerebral, paralisia cerebral e lesão cerebral traumática são principais causas de incapacidade a longo prazo, devido a lesões e subsequentes sintomas neurológicos que podem levar à incapacidade grave e restrição do diário de atividades¹. Distúrbios de movimento reduzem significativamente a qualidade de vida de um paciente. Recuperação de motor é fundamentalmente orientada por neuroplasticidade, o mecanismo básico subjacente a reaquisição de habilidades motoras perdido devido a lesões de cérebro^2,3. Assim, terapias de reabilitação são fortemente baseadas em treinamento intensivo do elevado-dose e intensa repetição de movimentos para recuperar a força e a amplitude de movimento. Essas atividades repetitivas são baseadas em movimentos de vida diária, e os pacientes podem tornar-se menos motivados devido à lenta recuperação motor e exercícios repetitivos, que podem prejudicar o sucesso de neurorreabilitação⁴. Física intensiva e terapia ocupacional que ainda são considerados os principais tratamentos, mas estão a ser estudadas novas terapias adjuvante para reabilitação padrão para otimizar os resultados funcionais¹.

O advento das terapias robótico assistida foi mostrado para ter grande valor na reabilitação de acidente vascular cerebral, influenciando os processos de plasticidade sináptica neuronal e reorganização. Eles foram investigados para o treinamento de pacientes com funções neurológicas danificadas e para pessoas com deficiência⁵. Uma das mais importantes vantagens da adição de tecnologia robótica para intervenções de rehabilitive é a sua capacidade para fornecer treinamento de alta intensidade e altas doses, que, de outra forma, seria um processo muito trabalhoso⁶. O uso de terapias robóticos, juntamente com programas de computador de realidade virtual, permite uma percepção imediata e avaliação da recuperação do motor e pode alterar ações repetitivas em tarefas funcionais significativas, interativas, como limpar um fogão⁷ . Isso pode elevar a motivação e adesão ao processo longo de reabilitação dos pacientes e permite, através da possibilidade de medição e quantificação dos movimentos, acompanhamento de seu progresso⁵. Integração da terapia robótica em práticas atuais pode aumentar a eficácia e a eficácia da reabilitação e permitir o desenvolvimento de novos modos de exercício⁸.

Robôs de reabilitação terapêutica fornecem treinamento de tarefas específicas e podem ser divididos em extremidade-effector-tipo dispositivos e dispositivos de exoesqueleto-tipo⁹. A diferença entre estas classificações está relacionada como o movimento é transferido do dispositivo ao paciente. Extremidade-effector dispositivos têm estruturas mais simples, entrar em contato com o membro do paciente apenas em sua parte mais distal, tornando mais difícil para isolar o movimento de uma articulação. Dispositivos baseados no exoesqueleto tem projetos mais complexos com uma estrutura mecânica que espelha a estrutura do esqueleto do membro, portanto, um movimento de articulação do dispositivo produzirá o mesmo movimento do paciente membro^7,9.

O T-zonas é um robô baseado no exoesqueleto que auxilia os movimentos do braço (ombro, cotovelo, antebraço, pulso e movimentos dos dedos). O braço mecânico ajustável permite níveis variáveis de suporte de gravidade, permitindo que os pacientes que têm alguma função de membro residual superior para conseguir uma gama maior ativa do movimento em uma terapia espacial tridimensional^7,9. O MIT-MANUS é um robô de extremidade-effector-tipo que trabalha em um único plano (x e y) e permite que uma gravidade bidimensional compensado terapia, assistência de ombro e cotovelo movimentos movendo a mão do paciente na horizontal ou vertical do avião^{9 , 10}. ambos os robôs têm sensores de posição interna que podem quantificar o controle motor da extremidade superior e recuperação e uma interface de integração de computador que permite 1) o treinamento de tarefas funcionais significativas simulado em um ambiente virtual de aprendizagem e 2) jogos de exercícios terapêuticos, que ajudam a prática de motor planejamento, defeitos de campo visual, atenção e coordenação olho-mão ou negligencia^7,9. Eles também permitem a compensação dos efeitos da gravidade sobre o membro superior e são capazes de oferecer apoio e assistência aos movimentos repetitivos e estereotipados em pacientes gravemente prejudicados. Isto reduz progressivamente assistência como o sujeito melhora e se aplica a mínima assistência ou resistência ao movimento para pacientes levemente prejudicada^9,11.

Outra técnica nova para familiarização é estimulação transcraniana de corrente contínua (tDCS). tDCS é uma técnica de estimulação cerebral não-invasiva que induz alterações de excitabilidade cortical através do uso de baixa amplitude correntes direta aplicadas através do couro cabeludo eletrodos^12,13. Dependendo da polaridade do fluxo atual, excitabilidade cerebral pode ser aumentada pela estimulação anodal ou diminuiu cathodal da estimulação².

Recentemente, tem havido interesse aumentado em tDCS, como isso foi mostrado para ter efeitos benéficos sobre uma ampla gama de doenças como acidente vascular cerebral, epilepsia, doença de Parkinson, doença de Alzheimer, fibromialgia, distúrbios psiquiátricos, como depressão, afetiva transtornos e esquizofrenia². tDCS tem algumas vantagens, tais como o seu custo relativamente baixo, facilidade de uso, segurança e raros efeitos colaterais¹⁴. tDCS também é um método indolor e pode confiantemente ser cego em ensaios clínicos, pois tem um modo de Souza¹³. tDCS é provável não ideal para recuperação funcional por conta própria; no entanto, está mostrando maior promessa como uma terapia associada em reabilitação, vez que aumenta de plasticidade cerebral¹⁵.

Neste protocolo, demonstramos combinado de terapia assistida por robô (com dois robôs de estado-da-arte) e neuromodulação não-invasiva com tDCS como um método para melhorar os resultados da reabilitação, além de fisioterapia convencional. A maioria de estudos envolvendo terapias robóticas ou tDCS usaram-nas como técnicas isoladas, e poucos têm combinado de ambos, que pode aumentar os efeitos benéficos além de cada intervenção sozinho. Estes ensaios menores demonstraram um possível efeito sinérgico entre os dois processos, com recuperação de motor melhorada e capacidade funcional de^{8,15,16,17,18, 19}. Portanto, novas terapias multimodais podem melhorar a recuperação de movimento além das possibilidades atuais.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocolo

Este protocolo segue as diretrizes do Comitê de ética de pesquisa humana da nossa instituição.

1. tDCS

1. Contra-indicações e considerações especiais
   Nota: tDCS é uma técnica segura que envia constante e baixa corrente contínua através de eletrodos, induzindo alterações na excitabilidade neuronal da área a ser estimulada.
   1. Antes da instalação do dispositivo, confirme que o paciente não tem quaisquer contra-indicações para tDCS, tais como reações adversas ao tratamento anterior tDCS, dispositivos médicos implantados cérebro ou a presença de implantes metálicos na cabeça.
   2. Use os seguintes critérios de inclusão: pacientes com AVC subaguda e crônica com luz para moderado superior-extremidade hemiparesia. Outras contra-indicações incluem defeitos de crânio, o que poderiam alterar a intensidade e a localização do fluxo atual, e assuntos devem estar livres de instáveis condições médicas, como a epilepsia não controlada.
   3. Inspecione o couro cabeludo do paciente cuidadosamente para lesões cutâneas, tais como doenças de pele aguda ou crônica, cortes ou outros sinais inflamatórios. Evite colocar os eletrodos e estimulando áreas com tais lesões como uma precaução de segurança.
2. Materiais para tDCS
   1. Verifique se todos os itens os seguir listados materiais estão disponíveis (Figura 1) antes de iniciar o procedimento: tDCS dispositivo estimulador, 9 V bateria, 2 eletrodos condutivos, eletrodos de esponja 2, cabos, 2 bandas de cabeça de borracha (ou cintas de Velcro, alças não condutora) , solução de cloreto de sódio (NaCl), fita métrica
3. Medições
   1. Sites de eletrodo são geralmente definidos como 10/20 posições de EEG, conforme descrito em uma publicação anterior de²⁰. Certifique-se que o assunto está confortavelmente sentado.
   2. Em primeiro lugar, localize o vértice (Cz).
      1. Medir a distância desde o nasion (ponte do nariz) ou cruzamento do osso frontal e dois ossos nasais para o Ínion (Protuberância occipital externa ou projeção mais proeminente da protuberância da) e marcar 50% deste comprimento. Marque este local Cz preliminar como uma linha, usando um lápis de óleo ou marcador atóxico à base de água.
      2. Medir a distância de pontos pré-auricular direita e esquerda (ou seja, a área anterior ao tragus). Divida esta distância pela metade e marcar o ponto calculado com uma linha.
      3. Conecte as duas linhas para criar uma cruz. A interseção de duas linhas irá corresponder para o vértice (Cz) (Figura 2).
   3. Identifique o local de destino na cabeça.
      Nota: Estimulação Anodal aumenta a excitabilidade cortical no tecido do cérebro estimulada, enquanto cathodal da estimulação diminui-lo. Estudos anteriores utilizaram estimulação anodal no hemisfério lesado ou cathodal da estimulação do hemisfério contralesional a fim de diminuir a excitabilidade cortical no córtex motor afetado e aumentá-lo no córtex motor afetado. Neste protocolo, descreveremos ambos bihemispheric estimulação (com estimulação anodal e cathodal na mesma sessão) e estimulação anodal sobre o córtex motor primário.
      1. Para localizar o córtex motor primário (M1), use 20% da distância da Cz ao ponto pré-auricular direita ou esquerda (Figura 3). Nesta área deve corresponder à posição de EEG C3/C4.
      2. Coloque o ânodo sobre o centro de M1 o córtex motor do hemisfério ipsilesional e o cátodo sobre a região supra-orbital contralateral (Fp) (Figura 3).
      3. Como alternativa, coloque o ânodo sobre o centro de M1 o córtex motor do hemisfério ipsilesional e o cátodo sobre a contralesional M1. As posições de M1 com que os eletrodos tDCS estão localizadas em canais C3 e C4 (Figura 3).
4. Preparação da pele
   1. Inspecionar a pele e evitar estimulante sobre lesões ou pele danificada.
   2. Mova o cabelo longe do local de estimulação para melhorar a condutância. Limpe a superfície da pele, removendo quaisquer sinais de loção e gel. Para indivíduos com cabelo mais espesso, usar gel condutor pode ser necessário.
5. Posicionamento de eletrodo e o dispositivo de instalação²⁰
   1. Após preparar a pele e localização do site de estimulação, coloca uma cinta principal sob o Ínion, em torno da circunferência da cabeça. Fornecer correias cabeça feitas de material não-condutor e absorventes, como elástico, Velcro ou correias de borracha.
   2. Mergulhe as esponjas com solução salina. Para uma esponja de² 35 cm, cerca de 6 mL de solução cada lado pode ser suficiente. Evite oversoaking a esponja. Evite produzindo vazamentos de fluido sobre o assunto. Se necessário, use uma seringa para adicionar mais solução.
   3. Conecte os cabos ao dispositivo tDCS. Certifique-se que a polaridade dos cabos está correta, uma vez que os efeitos das tDCS são específicas de polaridade (como padronizadas: vermelho corresponde ao eléctrodo de ânodo, e preto ou azul corresponde ao eléctrodo de cátodo).
   4. Inserir o pino do cabo conector firmemente para a inserção de borracha condutora.
   5. Insira a esponja, a inserção de borracha condutora. Certifique-se que a inserção de borracha condutora inteiro é coberta pela esponja e que o pino do cabo conector não é visível.
   6. Coloque o primeiro eletrodo esponja sob a cinta de cabeça e garantir que o fluido excessivo não é lançado desde a esponja.
   7. Conecte as duas correias cabeça elásticas, de acordo com a montagem de eletrodo planejada.
   8. Coloque o segundo eletrodo esponja sobre a área a ser estimulada, sob a segundo elástica cinta principal.
   9. Se a resistência elétrica total dos eletrodos e corpo está alta, isso pode indicar set-up eletrodo inadequado. Alguns dispositivos fornecem a resistência de medição, que deve ser abaixo dos 5 kΩ, idealmente.
   10. Alguns dispositivos fornecem uma indicação contínua da resistência durante a estimulação, que é uma maneira útil para detectar situações potencialmente perigosas (como um eletrodo seco). Em tais casos, o dispositivo pode acabar ou reduzir a intensidade de estimulação se aumenta a resistência além de certo limite.
6. Estimulação
   1. Certifique-se que o paciente está acordado, relaxado e sentar-se confortavelmente durante o procedimento de²¹.
   2. Ajuste as configurações de estimulador tDCS (intensidade, tempo e condição de farsa, se for o caso). Em conformidade com estudos anteriores, aplicar-se corrente contínua durante 20 minutos a uma intensidade de 1 mA.
      Nota: Para a intervenção de Souza, a corrente é normalmente aplicada apenas para os primeiros 30 s para dar o assunto a sensação de estimulação. Esta duração estabeleceu-se em vários estudos como sendo eficaz em cegando-os para a intervenção atribuída, sem estimulação cortical excitabilidade²².
   3. Inicie a estimulação tDCS. Inicie o fluxo de corrente ramping acima a corrente para evitar os efeitos mais desfavoráveis. Ramping acima é feito automaticamente em alguns dispositivos, mas se não for, aumentar a corrente lentamente durante a inicial 30 s para atingir o máximo programado atual (em nosso protocolo, até 1 mA).
   4. Depois de iniciar a estimulação elétrica, alguns pacientes podem perceber sensações de comichão ligeiras temporárias, tonturas ou vertigens. Isto pode ser evitado pela subida a corrente acima e para baixo no início e no final de cada sessão.
   5. No final do procedimento, rampa gradualmente a corrente por 30 s.
7. Após o procedimento
   1. Para registrar e avaliar a segurança da estimulação, pedir ao paciente para preencher um questionário de efeitos adversos comuns e sua intensidade após o procedimento é feito. Estes podem incluir a irritação da pele, náuseas, dores de cabeça, sensações de queimadura, tonturas, formigamento ou outros desconfortos.
   2. Explica ao paciente que quaisquer efeitos secundários são geralmente de intensidade leve ou moderada e geralmente temporário.
   3. Depois tDCS, referem-se a pacientes para se submeter a terapia robótica.
      Nota: Nas próximas seções do presente protocolo, descreveremos o uso das versões comerciais do MIT-Manus e T-zonas.

2. robótica terapia com MIT-Manus

1. Posicionamento
   Nota: Este robô é um robô interativo para a reabilitação do membro superior. A versão utilizada em nosso estudo permite a formação do movimento do pulso no plano horizontal (planar).
   1. Certifique-se que o sujeito está sentado em uma cadeira confortável e ergonómica, garantidos por um cinto de segurança de quatro pontos e de frente para a tela de vídeo.
   2. Certifique-se que um terapeuta treinado supervisiona o treinamento robótico.
   3. Coloque a mão que será objecto de formação para o aperto do punho robótico. Ajuste as duas correias em volta do braço do sujeito. Ajuste o suporte na parte de trás do braço para que ele permanece estável durante o treinamento.
   4. Coloque a extremidade superior parético, conforme indicado: ombro em flexão de 30°, flexão de cotovelo de 90°, antebraço em posição prona meados, punho em posição neutra.
   5. Durante a operação da máquina, certifique-se de movimento das articulações do ombro e cotovelo gama é limitado a cerca de 45°. Certifique-se que o braço está imobilizado, e o pulso tem liberdade de movimento. Movimento é possível no plano horizontal (em todos os sentidos possíveis).
2. Formação
   1. O número de movimentos em uma sessão de treinamento robótico é variável; no entanto, é comum para executar cerca de 320 repetições em todas as direções possíveis de um avião dentro de um mesmo plano.
   2. A tela de vídeo mostra as sugestões das tarefas que o sujeito precisa executar e dá feedback constante da posição do braço.
   3. Software do robô tem vários jogos de exercícios terapêuticos para treinamento motor. O feedback visual geralmente consiste de uma bola amarela que o paciente deve mover-se entre alvos. Outros cenários de treinamento estão disponíveis.
   4. O robô só ajudará o paciente se necessário; por exemplo, se o assunto não pode realizar o movimento pretendido dentro de 2 s, a máquina vai ajudar a completar o seu movimento. Se o assunto não tem bastante coordenação motora para realizar o movimento pretendido, o robô guiará o braço do sujeito para realizar o movimento adequado.

3. treinamento com braço MIT-Manus

Nota: Este braço robótico permite a formação de flexão de cotovelo e extensão ombro protração e retração e rotação interna e externa de ombro em um plano horizontal.

1. Posicionamento
   1. Para o braço do MIT-MANUS, certifique-se que o sujeito está sentado confortavelmente. Ajuste os cintos de segurança em conformidade. Posição do paciente direita ou esquerda do braço do robô e ajustar as duas alças.
   2. Ajuste a altura do robô, se necessário. Ajuste a altura da tabela, se necessário.
   3. Se houver qualquer desconforto ou dor, pressione o botão de paragem de emergência para desligar o robô imediatamente.
2. Formação
   1. Calibre o aparelho, pedindo o assunto para mover seu braço ao longo das linhas.
   2. O robô só ajudará o paciente, se necessário. Por exemplo, se o assunto não pode realizar o movimento pretendido dentro de 2 s, a máquina vai ajudar a completar o seu movimento. Se o assunto não tem bastante coordenação motora para realizar o movimento pretendido, o robô guiará o braço do sujeito para realizar o movimento adequado.
      Nota: O software do robô tem vários jogos de exercícios terapêuticos para treinamento motor. O feedback visual geralmente consiste de uma bola amarela que o paciente deve mover-se entre alvos. Outros cenários de treinamento estão disponíveis.

4. treinamento com T-zonas

1. Posicionamento
   Nota: O T-zonas consiste em um exoesqueleto que se encaixa o braço do sujeito e permite a livre circulação do ombro, cotovelo e junções de pulso em um ambiente tridimensional.
   1. Certifique-se de que o sujeito está sentado em uma cadeira confortável e ergonómica, virada para a tela de vídeo, que fornece feedback visual e auditivo em um ambiente de realidade virtual, ajudando o paciente a alcançar seu objetivo.
   2. Coloque o paciente sentado na frente do módulo principal do robô. Use o controle remoto fornecido para ajustar a altura do exoesqueleto em conformidade. Ajuste o braço do exoesqueleto do robô para o lado correspondente do membro do paciente que vai ser treinado (esquerda ou direita).
   3. Deixe cerca de 4 dedos de altura acima do ombro.
   4. Ajuste o membro do paciente para o exoesqueleto, ajustar as alças no braço e antebraço.
   5. Ajustar o comprimento do braço do exoesqueleto e antebraço em conformidade, bem como a compensação de peso (gravidade) necessária para o braço (A que eu) e antebraço (À E). Consiste em uma escala linear de suporte de gravidade, onde A tem nenhum suporte de gravidade.
   6. Entrada dessas medições para o computador.
   7. Antes de iniciar o treinamento, ajustar e calibrar a gama de limites de movimento do robô, de acordo com as capacidades do paciente.
   8. Para testar a escala calibrada do movimento, pedir ao paciente para mover o cubo em todas as direções da tela.
2. Formação
   1. Em cada sessão, tem o indivíduo executar cerca de 72 repetições do movimento em direção a alvos funcionais diferentes (uma sessão de treino T-zonas normalmente dura cerca de 60 min).
   2. Entre cada movimento, permita um intervalo de 10 segundos evitar a fadiga. As 72 repetições são divididas em 3 blocos de 24 movimentos cada. Permita um intervalo de 5 minutos entre cada bloco de 24 movimentos.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Resultados

Estimulação cerebral não-invasiva com tDCS recentemente gerou interesse devido a seus potenciais efeitos de neuroplastic, equipamento relativamente baixo custo, facilidade de uso e alguns efeitos colaterais²². Estudos têm mostrado que neuromodulação por tDCS tem o potencial para modular a excitabilidade cortical e plasticidade, promovendo melhorias no desempenho motor através da plasticidade sináptica, estimulando o córtex motor primário^...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussão

Neste protocolo, descrevemos um protocolo de terapia padrão para estimulação combinada tDCS associado e terapia robótica, usado como um complemento aos programas de reabilitação convencional em pacientes com deficiências de braço. O objetivo do protocolo é melhorar a mobilidade e a função motora. É importante observar a rampa-na e rampa-fora da máquina tDCS para evitar qualquer risco de efeitos adversos. tDCS é uma técnica segura, com poucos efeitos colaterais descritos na literatura²

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materiais

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