Name: the combined use of transcranial direct current stimulation and robotic therapy for the upper limb
Uploaded: 2018-09-23T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about The Combined Use of Transcranial Direct Current Stimulation and Robotic Therapy for the Upper Limb at JoVE.com

Författarna vill tacka Spaulding laboratorium av Neuromodulation och Instituto de Reabilitação Lucy Montoro för deras generösa stöd på detta projekt.

Detta protokoll följer riktlinjerna i vår institutions mänskliga forskningsetisk kommitté.
1. TDC
<ol><li>Kontraindikationer och särskilda överväganden Obs: TDC är en säker teknik som skickar konstant och låg Rikta strömmen genom elektroderna, framkalla förändringar i neuronal excitabilitet i området stimuleras.<ol>
<li>Innan Enhetsinställningar, bekräfta att patienten inte har några kontraindikationer till TDC, till exempel biverkningar av tidigare TDC b...

<ol>
	<li>Miller, E. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comprehensive+overview+of+nursing+and+interdisciplinary+rehabilitation+care+of+the+stroke+patient:+A+scientific+statement+from+the+American+Heart+Association.">Comprehensive overview of nursing and interdisciplinary rehabilitation care of the stroke patient: A scientific statement from the American Heart Association.</a> Stroke. 41 (10), 2402-2448 (2010).</li><li>Adeyemo, B. O., Simis, M., Macea, D. D., Fregni, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systematic+review+of+parameters+of+stimulation,+clinical+trial+design+characteristics,+and+motor+outcomes+in+noninvasive+brain+stimulation+in+stroke.">Systematic review of parameters of stimulation, clinical trial design characteristics, and motor outcomes in noninvasive brain stimulation in stroke.</a> Front Psychiatry. 3 (8), 1-27 (2012).</li><li>Johansson, B. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+trends+in+stroke+rehabilitation.+A+review+with+focus+on+brain+plasticity.">Current trends in stroke rehabilitation. A review with focus on brain plasticity.</a> Acta Neurologica Scandinavica. 123 (3), 147-159 (2011).</li><li>Hummel, F., Cohen, L. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improvement+of+motor+function+with+noninvasive+cortical+stimulation+in+a+patient+with+chronic+stroke.">Improvement of motor function with noninvasive cortical stimulation in a patient with chronic stroke.</a> Neurorehabilitation Neural Repair. 19 (1), 14-19 (2005).</li><li>Lo, A. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robot-assisted+therapy+for+long-term+upper-limb+impairment+after+stroke.">Robot-assisted therapy for long-term upper-limb impairment after stroke.</a> New England Journal of Medicine. 362 (19), 1772-1783 (2010).</li><li>Mehrholz, J., Haedrich, A., Platz, T., Kugler, J., Pohl, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electromechanical+and+robot-assisted+arm+training+for+improving+generic+activities+of+daily+living,+arm+function,+and+arm+muscle+strength+after+stroke.">Electromechanical and robot-assisted arm training for improving generic activities of daily living, arm function, and arm muscle strength after stroke.</a> Cochrane Database of Systematic Reviews. , (2012).</li><li>Maciejasz, P., Eschweiler, J., Gerlach-Hahn, K., Jansen-Troy, A., Leonhardt, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+survey+on+robotic+devices+for+upper+limb+rehabilitation.">A survey on robotic devices for upper limb rehabilitation.</a> Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 11 (3), 10-1186 (2014).</li><li>Ang, K. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facilitating+effects+of+transcranial+direct+current+stimulation+on+motor+imagery+brain-computer+interface+with+robotic+feedback+for+stroke+rehabilitation.">Facilitating effects of transcranial direct current stimulation on motor imagery brain-computer interface with robotic feedback for stroke rehabilitation.</a> Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 96 (3), S79-S87 (2015).</li><li>Chang, W. H., Kim, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robot-assisted+therapy+in+stroke+rehabilitation.">Robot-assisted therapy in stroke rehabilitation.</a> Journal of Stroke. 15 (3), 174-181 (2013).</li><li>Volpe, B. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+approach+to+stroke+rehabilitation:+robot-aided+sensorimotor+stimulation.">A novel approach to stroke rehabilitation: robot-aided sensorimotor stimulation.</a> Neurology. 54 (10), 1938-1944 (2000).</li><li>Volpe, B. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robotic+devices+as+therapeutic+and+diagnostic+tools+for+stroke+recovery.">Robotic devices as therapeutic and diagnostic tools for stroke recovery.</a> Archives of Neurology. 66 (9), 1086-1090 (2009).</li><li>Nitsche, M. A., Paulus, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Excitability+changes+induced+in+the+human+motor+cortex+by+weak+transcranial+direct+current+stimulation.">Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation.</a> TheJournal of Physiology. 527 (3), 633-639 (2000).</li><li>Fregni, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+direct+current+stimulation+of+the+unaffected+hemisphere+in+stroke+patients.">Transcranial direct current stimulation of the unaffected hemisphere in stroke patients.</a> Neuroreport. 16 (14), 1551-1555 (2005).</li><li>Kim, D. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+transcranial+direct+current+stimulation+on+motor+recovery+in+patients+with+subacute+stroke.">Effect of transcranial direct current stimulation on motor recovery in patients with subacute stroke.</a> American Journal of Physical Medicine and Rehabilitation. 89 (11), 879-886 (2010).</li><li>Giacobbe, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+direct+current+stimulation+(tDCS)+and+robot+practice+in+chronic+stroke:+the+dimension+of+timing.">Transcranial direct current stimulation (tDCS) and robot practice in chronic stroke: the dimension of timing.</a> NeuroRehabilitation. 33 (1), 49-56 (2013).</li><li>Hesse, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+transcranial+direct+current+stimulation+and+robot-assisted+arm+training+in+subacute+stroke+patients:+a+pilot+study.">Combined transcranial direct current stimulation and robot-assisted arm training in subacute stroke patients: a pilot study.</a> Restorative Neurology and Neuroscience. 25 (1), 9-16 (2007).</li><li>Hesse, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+transcranial+direct+current+stimulation+and+robot-assisted+arm+training+in+subacute+stroke+patients:+an+exploratory,+randomized+multicenter+trial.">Combined transcranial direct current stimulation and robot-assisted arm training in subacute stroke patients: an exploratory, randomized multicenter trial.</a> Neurorehabilitation and Neural Repair. 25 (9), 838-846 (2001).</li><li>Edwards, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Raised+corticomotor+excitability+of+M1+forearm+area+following+anodal+tDCS+is+sustained+during+robotic+wrist+therapy+in+chronic+stroke.">Raised corticomotor excitability of M1 forearm area following anodal tDCS is sustained during robotic wrist therapy in chronic stroke.</a> Restorative Neurology and Neuroscience. 27 (3), 199-207 (2008).</li><li>Ochi, M., Saeki, S., Oda, T., Matsushima, Y., Hachisuka, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+anodal+and+cathodal+transcranial+direct+current+stimulation+combined+with+robotic+therapy+on+severely+affected+arms+in+chronic+stroke+patients.">Effects of anodal and cathodal transcranial direct current stimulation combined with robotic therapy on severely affected arms in chronic stroke patients.</a> Journal of Rehabilitation Medicine. 45 (2), 137-140 (2013).</li><li>DaSilva, A. F., Volz, M. S., Bikson, M., Fregni, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrode+positioning+and+montage+in+transcranial+direct+current+stimulation.">Electrode positioning and montage in transcranial direct current stimulation.</a> Journal of Visualized Experiments. (51), (2011).</li><li>Antal, A., Terney, D., Poreisz, C., Paulus, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+unravelling+task-related+modulations+of+neuroplastic+changes+induced+in+the+human+motor+cortex.">Towards unravelling task-related modulations of neuroplastic changes induced in the human motor cortex.</a> European Journal of Neuroscience. 26 (9), 2687-2691 (2007).</li><li>Williams, J. A., Pascual-Leone, A., Fregni, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interhemispheric+modulation+induced+by+cortical+stimulation+and+motor+training.">Interhemispheric modulation induced by cortical stimulation and motor training.</a> Physical Therapy. 90 (3), 398-410 (2010).</li><li>Zimerman, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulation+of+training+by+single-session+transcranial+direct+current+stimulation+to+the+intact+motor+cortex+enhances+motor+skill+acquisition+of+the+paretic+hand.">Modulation of training by single-session transcranial direct current stimulation to the intact motor cortex enhances motor skill acquisition of the paretic hand.</a> Stroke. 43 (8), 2185-2191 (2012).</li><li>Nitsche, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pharmacological+modulation+of+cortical+excitability+shifts+induced+by+transcranial+direct+current+stimulation+in+humans.">Pharmacological modulation of cortical excitability shifts induced by transcranial direct current stimulation in humans.</a> The Journal of Physiology. 553 (1), 293-301 (2003).</li><li>Lindenberg, R., Renga, V., Zhu, L. L., Nair, D., Schlaug, G. M. D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bihemispheric+brain+stimulation+facilitates+motor+recovery+in+chronic+stroke+patients.">Bihemispheric brain stimulation facilitates motor recovery in chronic stroke patients.</a> Neurology. 75 (24), 2176-2184 (2010).</li><li>Fusco, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ineffective+role+of+cathodal+tDCS+in+enhancing+the+functional+motor+outcomes+in+early+phase+of+stroke+rehabilitation:+an+experimental+trial.">The ineffective role of cathodal tDCS in enhancing the functional motor outcomes in early phase of stroke rehabilitation: an experimental trial.</a> BioMed Research International. , (2014).</li><li>Kwakkel, G., Kollen, B. J., Krebs, H. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+robot-assisted+therapy+on+upper+limb+recovery+after+stroke:+a+systematic+review.">Effects of robot-assisted therapy on upper limb recovery after stroke: a systematic review.</a> Neurorehabilitation and Neural Repair. 22 (2), 111-121 (2008).</li><li>Gilliaux, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Upper+limb+robot-assisted+therapy+in+cerebral+palsy:+a+single-blind+randomized+controlled+trial.">Upper limb robot-assisted therapy in cerebral palsy: a single-blind randomized controlled trial.</a> Neurorehabilitation and Neural Repair. 29 (2), 183-192 (2015).</li><li>Timmermans, A. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+task-oriented+robot+training+on+arm+function,+activity,+and+quality+of+life+in+chronic+stroke+patients:+a+randomized+controlled+trial.">Effects of task-oriented robot training on arm function, activity, and quality of life in chronic stroke patients: a randomized controlled trial.</a> Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 11 (1), 45 (2014).</li><li>Hummel, F. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controversy:+noninvasive+and+invasive+cortical+stimulation+show+efficacy+in+treating+stroke+patients.">Controversy: noninvasive and invasive cortical stimulation show efficacy in treating stroke patients.</a> Brain Stimulation. 1 (4), 370-382 (2008).</li><li>Nair, D. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimizing+recovery+potential+through+simultaneous+occupational+therapy+and+non-invasive+brain-stimulation+using+tDCS.">Optimizing recovery potential through simultaneous occupational therapy and non-invasive brain-stimulation using tDCS.</a> Restorative Neurology and Neuroscience. 29 (6), 411-420 (2011).</li><li>Nitsche, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulation+of+cortical+excitability+by+transcranial+direct+current+stimulation.">Modulation of cortical excitability by transcranial direct current stimulation.</a> Nervenarzt. 73 (4), 332-335 (2002).</li></ol>

I detta protokoll beskriver vi en standardbehandling protokoll för kombinerade TDC stimulering är associerad och robotliknande terapi, används som ett komplement till konventionell rehabiliteringsprogram för patienter med arm funktionsnedsättningar. Protokollets mål är att förbättra motorik och rörlighet. Det är viktigt att observera den ramp på och rampning av TDC maskinen för att undvika varje risk för biverkningar. TDC är en säker teknik med få biverkningar som beskrivs i litteratur2...

Neurologiska sjukdomar såsom stroke, cerebral pares och traumatisk hjärnskada är ledande orsakerna till långvariga funktionshinder, på grund av lesioner och efterföljande neurologiska symtom som kan leda till allvarlig oförmåga och begränsning av dagliga aktiviteter1. Rörelsestörningar avsevärt minska patientens livskvalitet. Motorisk återhämtning är fundamentalt driven av neuroplasticity, grundläggande mekanismen bakom återlåsning av motorik som förloras på grund av hjärnan lesioner2,3. Rehabilitering terapier är således starkt baserat på högdos intensivutbildning och intensiv upprepning av rörelser att återställa styrka och rörelseomfång. Dessa repetitiva aktiviteter baseras på dagliga liv rörelser, och patienter kan bli mindre motiverade på grund av långsam motorisk återhämtning och repetitiva övningar, som kan försämra framgången för neurorehabilitering4. Intensiv fysisk och arbetsterapi betraktas fortfarande som huvudsakliga behandlingar, men nyare adjungerade terapier standard rehabilitering studeras för att optimera funktionella resultat1.
Tillkomsten av robot-assisterad terapi har visat sig ha stort värde i stroke rehabilitering, påverka processer av neuronala synaptisk plasticitet och omorganisation. De har undersökts för utbildning av patienter med skadade neurologiska funktioner och personer med funktionsnedsättning5. En av de viktigaste fördelarna med att lägga till robotteknik till rehabilitive insatser är dess förmåga att leverera hög intensitet och hög-dosering utbildning, som annars skulle vara en mycket arbetsintensiva processen6. Användning av robotic terapier, tillsammans med virtuell verklighet datorprogram, möjliggör en omedelbar uppfattning och utvärdering av motorisk återhämtning och kan ändra repetitiva till meningsfull, interaktiva funktionella uppgifter såsom städning spishäll7 . Detta gör, genom möjligheten att mäta och kvantifiera rörelser, spårning av deras framsteg5och kan höja patienternas motivation och följsamhet till den långa rehabiliteringen. Integrering av robotic terapi i nuvarande praxis kan öka effekten och effektiviteten av rehabilitering och möjliggöra utveckling av nya former av motion8.
Terapeutisk rehabilitering robotar ger uppgiftsspecifik utbildning och kan delas in i slutet-effektor-typ enheter och exoskelett-typ enheter9. Skillnaden mellan dessa klassificeringar är relaterad till hur rörelse överförs från enheten till patienten. Slutet-effektor enheter har enklare strukturer, att kontakta patientens lem bara på sin mest distala del, vilket gör det svårare att isolera rörligheten för en gemensam. Exoskelett-baserade enheter har mer komplexa mönster med en mekanisk struktur som speglar benstommen i lem, så en rörelse av enhetens gemensamma producerar samma rörelse på patientens lem7,9.
Den T-WREX är ett exoskelett-baserad robot som hjälper hela armrörelser (skuldra, armbåge, underarm, handled och fingerrörelser). Den justerbara mekanisk arm tillåter varierande nivåer av gravitation stöd, gör det möjligt för patienter som har vissa kvarstående övre extremiteterna funktion för att uppnå ett större aktivt rörelseomfång i en tredimensionella rumsliga terapi7,9. Den MIT-MANUS är en slut-effektor-typ robot som fungerar i en enda plan (x- och y-axeln) och tillåter en tvådimensionell vikt kompenseras terapi, medhjälpande axel och armbåge rörelser genom att flytta patientens hand i horisontella eller vertikala plan9 , 10. båda robotarna har inbyggda ståndpunkt sensorer som kan kvantifiera övre extremiteten motorstyrning och återhämtning och ett gränssnitt för dator integration som tillåter 1) utbildning av meningsfulla funktionella uppgifter simulerat i en virtuell inlärningsmiljö och 2) terapeutisk övning spel, som hjälpa öva av motor planering, öga-hand samordning, uppmärksamhet och synfältet defekter eller försummar7,9. De också tillåter för kompensation av gravitationen påverkan på övre extremiteten och klarar av att erbjuda stöd och hjälp till repetitiva och stereotypa rörelser i patienter med kraftigt nedsatt. Detta minskar successivt bistånd som ämnet förbättrar och tillämpas minimalt stöd eller motstånd på rörlighet för patienter med milt nedsatt9,11.
En annan ny teknik för neurorehabilitering är transkraniell likström stimulering (TDC). TDC är en icke-invasiv hjärnan stimulering teknik som inducerar kortikala upphetsning ändringar med hjälp av låg amplitud rikta strömmar tillämpas via hårbotten elektroder12,13. Beroende på polariteten av strömflödet, kan hjärnan retbarhet ökas genom anodal stimulering eller minskade med katodal stimulering2.
Nyligen har det varit ökat intresse för TDC, som det har visat sig ha positiva effekter på en rad olika sjukdomar som stroke, epilepsi, Parkinsons sjukdom, Alzheimers sjukdom, fibromyalgi, psykiska störningar som depression, affektiva sjukdomar och schizofreni2. TDC har vissa fördelar, såsom dess relativt låg kostnad, användarvänlighet, säkerhet, och sällsynta biverkningar14. TDC är också en smärtfri metod och tillförlitligt kan förblindas i kliniska prövningar har en sham läge13. TDC är sannolikt inte optimalt för funktionell återhämtning på egen hand. men visar det ökad löfte som en associerad terapi i rehabilitering, eftersom det förbättrar hjärnans plasticitet15.
I detta protokoll visar vi kombinerade robot-assisterad terapi (med två state-of-the-art robotar) och icke-invasiv neuromodulation med TDC som en metod för att förbättra resultaten av rehabilitering, utöver konventionell sjukgymnastik. De flesta studier som inbegriper robotic terapier eller TDC har använt dem som isolerade tekniker, och några har kombinerat båda, vilket kan förstärka de positiva effekterna bortom varje ingripande som ensam. Dessa mindre studier visat en möjligt synergistisk effekt mellan de två förfarandena, med förbättrad motorisk återhämtning och funktionella förmåga8,15,16,17,18, 19. Därför kan nya multimodala terapier öka rörelse bortom de nuvarande möjligheterna.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:743px;" width="743">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">tDCS device</td>
			<td style="width:241px;">Soterix Medical</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Soterix Medical 1x1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">9V Battery (2x)</td>
			<td style="width:241px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Two rubber head bands</td>
			<td style="width:241px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Two conductive rubber electrodes</td>
			<td style="width:241px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Two sponge electrodes</td>
			<td style="width:241px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Cables</td>
			<td style="width:241px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">NaCl solution</td>
			<td style="width:241px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Measurement tape</td>
			<td style="width:241px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Armeo Spring Robot</td>
			<td style="width:241px;">Hocoma</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">inMotion ARM</td>
			<td style="width:241px;">Interactive Motion Technologies</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the combined use of transcranial direct current stimulation and robotic therapy for the upper limb

Neurologiska sjukdomar såsom stroke och cerebral pares är ledande orsakerna till långvariga funktionshinder och kan leda till svår funktionsnedsättning och begränsning av dagliga aktiviteter på grund av nedre och övre extremiteter nedskrivningar. Intensiv fysisk och arbetsterapi betraktas fortfarande som huvudsakliga behandlingar, men nya adjungerade terapier standard rehabilitering som kan optimera funktionella resultat studeras.
Transkraniell likström stimulering (TDC) är en icke-invasiv hjärnan stimulering teknik som polariserar underliggande hjärnregioner genom tillämpning av svag rikta strömmar genom elektroderna på hårbotten, modulera kortikala upphetsning. Ökat intresse för denna teknik kan hänföras till dess låg kostnad, användarvänlighet, och effekter på människors neural plasticitet. Nyare forskning har utförts för att bestämma den kliniska potentialen hos TDC i olika tillstånd såsom depression, Parkinsons sjukdom och motor rehabilitering efter stroke. TDC hjälper till att öka hjärnans plasticitet och verkar vara en lovande teknik i rehabiliteringsprogram.
Ett antal robotic enheter har utformats för att hjälpa i rehabilitering av övre extremiteterna funktion efter stroke. Rehabilitering av motor underskott är ofta en lång process som kräver tvärvetenskapliga strategier för en patient att uppnå maximal självständighet. Dessa enheter inte har för avsikt att ersätta manuell rehabilitering terapi; istället, de var utformade som ett kompletterande verktyg till rehabiliteringsprogram, att tillåta omedelbar uppfattning av resultat och spåra förbättringar, vilket hjälper patienter bo motiverad.
Både tDSC och robot-assisterad terapi är lovande tillägg till stroke rehabilitering och rikta moduleringen av hjärnans plasticitet, med flera rapporter som beskriver deras användning associeras med konventionell behandling och förbättring av terapeutiska resultat. Dock mer nyligen, har några små kliniska studier utvecklats som beskriver associerade användning av TDC och robot-assisterad terapi i stroke rehabilitering. I den här artikeln beskriver vi de kombinera metoder som används i våra Institutet för att förbättra motorns prestanda efter stroke.

Icke-invasiv hjärnstimulering med TDC har nyligen väckt intresse på grund av dess neuroplastic effekter, jämförelsevis billig utrustning, användarvänlighet och några biverkningar22. Studier har visat att neuromodulation av TDC har potential att modulera kortikala retbarhet och plasticitet, därigenom främja förbättringar i motor prestanda genom synaptisk plasticitet genom att stimulera den primära motoriska cortex4. Anodal stimul...

Watch this Scientific Journal Video about The Combined Use of Transcranial Direct Current Stimulation and Robotic Therapy for the Upper Limb at JoVE.com

The Combined Use of Transcranial Direct Current Stimulation and Robotic Therapy for the Upper Limb

Kombinerade användning av transkraniell likström stimulering och robotliknande terapi som tillägg för konventionella rehabilitering terapi kan resultera i förbättrade terapeutiska resultat på grund av modulering av hjärnans plasticitet. I den här artikeln beskriver vi de kombinera metoder som används i våra Institutet för att förbättra motorns prestanda efter stroke.

Den kombinerade användningen av Transcranial Direct nuvarande stimulering och robotliknande terapi för övre extremiteten

Neurologic disorders such as stroke and cerebral palsy are leading causes of long-term disability and can lead to severe incapacity and restriction of ...

Neurologiska sjukdomar som stroke, cerebral pares och traumatisk hjärnskada, är ledande orsaker till långsiktig instabilitet minska en patients livskvalitet. Motor återhämtning drivs av neuroplasticitet. Således, rehabilitering terapier är starkt baserade på hög dos, intensiv träning, och intensiv upprepning av rörelser som tillåter återvinning av styrka och rörelseomfång.Tillkomsten av robot hjälpmedel terapi har visats av stort värde för rehabilitering, påverka processen för neuroplasticitet och heregonization. Den viktigaste fördelen med att använda robotteknik och rehabiliteringsintervention är möjligheten att leverera hög dosering och högintensiv träning vilket annars skulle vara en mycket arbetsintensiv process. Det möjliggör också en omedelbar uppfattning och utvärdering av motor återhämtning, och kan också förvandla repetitiva åtgärder till meningsfulla interaktiva funktionella uppgifter.En annan ny teknik som utvecklas för rehabilitering är tDCS, som är kortare för transkraniell direktströmsstimulering. tDCS är en låg-undvikande hjärnan stimulering teknik som gör att förändringarna i nuvarande retbarhet genom användning av lågintensiv elektrisk när stimulering tillämpas över detta antal. tDCS, transkraniell likströmsstimulering, har genererat mycket uppmärksamhet på sistone från forskare och även kliniker.Det finns flera skäl att förklara. Den främsta orsaken beror på dess effekter på neuroplasticitet, och de andra orsakerna är att tDCS enheten är billig och även för att tDCS är en enkel teknik att använda. tDCS har undersökts för flera typer av sjukdomar, såsom epilepsi, Parkinsons, depression och stroke.Emellertid, tDCS är osannolikt optimal för funktionell återhämtning på egen hand, men det visar ökande löfte som en adjungerad terapi i rehabilitering eftersom det förbättrar hjärnans plasticitet. De flesta studier med robotterapier eller tDCS använder dem isolerade. Få studier gjordes kombinera dem båda som möjligen skulle kunna förbättra deras positiva effekter utöver varje intervention ensam.Dessa få små försök visade en möjlig synergistisk effekt mellan dessa två förfaranden med förbättrad motor återhämtning och funktionell förmåga. I den här videon beskriver vi de kombinerade metoder som används i vårt institut för att förbättra motoriska prestanda efter stroke. tDCS kan användas antingen före eller under robotic rehabilitering som framgår i den medicinska litteraturen.Utrustningar som behövs:tDCS-apparat, kablar, gummiband, svampar, natriumkloridlösning, måttband, elektroder, batteri. Stimuleringsplatsen kommer att hittas genom mätning av hårbotten. Använda konventionen av EEG 10/20 systemet, som beskrivs i vår tidigare artikel.I detta protokoll kommer vi att stimulera den primära motor cortex, eller M1. För att lokalisera denna punkt, beräkna 20%av auricular mätningen. Denna plats bör motsvara C3/C4 EEG plats. Placera elektroden på mitten av denna plats, och den sekundära elektroden över den kontralaterala super orbital regionen.Efter att ha förberett huden och lokaliserat stimuleringsstället, Efter tDCS, hänvisa patienter att genomgå robotbehandling. I detta protokoll kommer vi att beskriva användningen av den kommersiella av MIT-Manus och T-WREX. Roboten har flera terapiprotokoll, så att patienter kan öva motor-planering, öga-hand samordning, uppmärksamhet och massa praxis.De terapeutiska övningar och spel praktiken både handleden flexion och förlängning, tillsammans med radiell och ulna avvikelse. Videoskärmen visar signaler om de uppgifter som motivet behöver utföra och ger ständigt återkoppling av armens position. På en robotterapisession väljer terapeuten lämpligt behandlingsprotokoll och roboten kan ge hjälp i realtid om det behövs.MIT-Manus armen tillåter utbildning av armbågen flexion och förlängning, axeluträkning och upprullning, och axeln inre och yttre rotation på ett horisontellt plan. Roboten hjälper bara patienten om det behövs. Till exempel, om motivet inte kan inse den avsedda rörelsen inom två sekunder, kommer maskinen att hjälpa till att slutföra sin rörelse.Om motivet inte har tillräckligt med motorisk koordination för att utföra den avsedda rörelsen, kommer roboten att styra motivets arm för att göra lämplig rörelse. Roboten programvara har flera terapeutiska övningsspel för motor träning. Den visuella återkopplingen består vanligtvis i en gul boll som patienten måste förflytta sig mellan måltavlorna.Andra utbildningsscenarier finns tillgängliga. T-WREX består av ett exoskelett som passar motivets arm och låter honom röra sin axel, armbåge, och handledsleder fritt i en tri-dimensionell inställning. Den justerbara mekaniska armen tillåter variabel nivåer av gravitationsstöd med hjälp av en fjädermekanism, vilket gör det möjligt för patienter med kvarvarande funktion i övre extremiteterna att uppnå ett större aktivt rörelseomfång.Ersättningen för armen går från A till I och A till E för underarmen. Den består av en linjär skala av gravitationsstöd där A inte har något gravitationsstöd. Terapiprotokoll och spel som ingår tillåter utbildning av uppgiftsspecifika funktioner genom att flytta exoskelettet över en 3D-arbetsyta.Genom att kombinera rörelser av axeln, underarmen, armbågen och handleden, roboten tillåter en uppgift-specifika repetitiva utbildning. En träning som vanligtvis varar ca 60 minuter. I varje session utför individen ca 72 repetitioner av rörelsen mot olika funktionella mål.Mellan varje rörelse, tillåt ett 10-sekunders intervall för att förhindra trötthet. Robotarna demonstreras på denna video kan användas som en del av rehabiliterande program för flera neurologiska skador, inklusive stroke, cerebral pares, och ryggmärgsskada. De erbjuder möjligheten att även allvarligt nedsatt användare att träna självständigt och dra nytta av mycket intensiv repetitiva och självinitierade rörelseterapi med ökad användarmotivation.Icke-invasiv hjärnan stimulering med tDCS har genererat mycket intresse nyligen på grund av dess potentiella neuroplasticitet effekter, jämförelsevis billig utrustning, användarvänlighet, och få biverkningar. Studier har visat att neuromodulering med tDCS har potential att modulera när excitablitet och plasticitet, vilket främjar ytterligare förbättringar i motoriska prestanda genom långsiktig potentiering genom att stimulera den primära motor cortex. Tidigare studier har rapporterat elektrofysiologiska effekter av tDCS varar upp till 90 minuter, och beteendemässiga effekter som varar upp till 30 minuter efter en enda tDCS session på 20 minuter.Bevisen är dock fortfarande kontroversiella, eftersom de positiva resultaten inte är konsekventa. En tidigare studie fann funktionell motor förbättring efter bihemispheric stimulering som överlevde interventionsperioden. Bevisen för robotterapi i rehabilitering är mer framträdande, visar tydliga inkrementella minskningar av motor nedskrivningar.Men på grund av det stora antalet tillverkare och flera typer av robotenheter har varje maskin sina egna egenskaper, egenskaper och begränsningar. En multi-center, randomiserad kontrollerad studie fann att kronisk stroke patienter med måttlig till svår övre delen nedskrivningar hade betydande men blygsam förbättring av armfunktion, rörelse och livskvalitet efter robotutbildning under 36-veckors studieperioden jämfört med vanlig vård, men inte med intensiv sjukgymnastik. Medan försök av neurorehabilitation med separata tDCS eller robotterapier har gjorts tidigare, genomfördes få försök som kombinerar dessa terapier.En tidigare studie utvärderade dimensionen av timing i kombinerad robotbehandling med tDCS för handledsrehabilitering hos kroniska strokepatienter. Författarna fann att handleden rörelse hastighet och jämnhet förbättrades över 15%när tDCS levererades före en 20-minuters session av robotutbildning. Den nuvarande papper som syftar till att beskriva en standard terapi protokoll för kombinerade noninvasive hjärnan stimulering och robot-assisted rörelse terapi, används som ett komplement till konventionell terapi, hos patienter med underskott i arm funktion för att förbättra motor skicklighet.tDCS och robotik visar betydande motoriska effekter men de flesta av dessa studier visar dessa effekter när dessa tekniker används isolerat. Vad som är viktigt att utforska är när vi kombinerar dessa två tekniker är det möjligt att förbättra deras effekter på mer återhämtning. Robotterapi endues en ökning av när retbarhet i hjärnan och en ökning av afferent ingång till hjärnan.Dessa i kombination med tDCS kan resultera i ett bättre motoriskt resultat på grund av den synergetiska effekten av dessa behandlingar tillsammans.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Combining Transcranial Magnetic Stimulation and fMRI to Examine the Default Mode Network

Kombinera transkraniell magnetisk stimulering och fMRI för att undersöka nätverket standardläge

The default mode network is a group of brain regions that are active when an individual is not focused on the outside world and the brain is at "wakeful ...

Electrode Positioning and Montage in Transcranial Direct Current Stimulation

Elektrod Positionering och Montage i Transkraniell likström stimulering

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a technique that has been intensively investigated in the past decade as this method offers a ...

Effects of Transcranial Alternating Current Stimulation on the Primary Motor Cortex by Online Combined Approach with Transcranial Magnetic Stimulation

Effekterna av transkraniell växelström stimulering på primära motoriska Cortex av Online kombinerat tillvägagångssätt med transkraniell magnetisk stimulering

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a neuromodulatory technique able to act through sinusoidal electrical waveforms in a specific ...

Remotely Supervised Transcranial Direct Current Stimulation: An Update on Safety and Tolerability

Distans övervakade Transcranial Direct nuvarande stimulering: En uppdatering på säkerhet och tolerabilitet

The remotely supervised tDCS (RS-tDCS) protocol enables participation from home through guided and monitored self-administration of tDCS treatment while ...

Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex

Kombinerade transkraniell magnetisk stimulering och elektroencefalografi av dorsolaterala prefrontala Cortex

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive method that produces neural excitation in the cortex by means of brief, time-varying magnetic ...

Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) in Mice

Transcranial Direct Current Stimulation tDCS in Mice

Transcranial Direct Current stimulering (TDC) hos möss

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a non-invasive neuromodulation technique proposed as an alternative or complementary treatment for ...

Bilateral Assessment of the Corticospinal Pathways of the Ankle Muscles Using Navigated Transcranial Magnetic Stimulation

Bilaterala bedömning av Corticospinal vägar av fotled muskler använder navigerat transkraniell magnetisk stimulering

Distal leg muscles receive neural input from motor cortical areas via the corticospinal tract, which is one of the main motor descending pathway in humans ...

Stimulation Location Determination using a 3D Digitizer with High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation

Stimulering platsbestämning med hjälp av en 3D-digitizer med högupplöst transcranial rikta ström stimulering

The abundance of neuroimaging data and rapid development of machine learning has made it possible to investigate brain activation patterns. However, ...

Simultaneous Application of Transcranial Direct Current Stimulation during Virtual Reality Exposure

Samtidig tillämpning av transkraniell likströmsstimulering under virtual reality-exponering

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a form of non-invasive brain stimulation that changes the likelihood of neuronal firing through ...

Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) for Memory Enhancement

Transcranial Direct Current Stimulation tDCS for Memory Enhancement

Transkraniell direktströmsstimulering (tDCS) för minnesförbättring

Memory enhancement is one of the great challenges in cognitive neuroscience and neurorehabilitation. Among various techniques used for memory enhancement, ...