Name: surface electromyographic biofeedback as a rehabilitation tool for patients with global brachial plexus injury receiving bionic reconstruction
Uploaded: 2019-09-28T13:30:00
Duration: 9 min 14 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Surface Electromyographic Biofeedback as a Rehabilitation Tool for Patients with Global Brachial Plexus Injury Receiving Bionic Reconstruction at JoVE.com

Gefördert wurde die Studie von der Christian Doppler Forschungsstiftung des Österreichischen Rates für Forschung und Technologieentwicklung und dem Bundesministerium für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft. Wir danken Aron Cserveny für die Vorbereitung der im Manuskript enthaltenen Illustrationen und Frontiers in Neuroscience für die Erlaubnis, die im Originalartikel12dargestellten Daten zu reproduzieren.

<ol>
	<li>Bertelli, J. A., Ghizoni, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Results+and+current+approach+for+Brachial+Plexus+reconstruction.">Results and current approach for Brachial Plexus reconstruction.</a> Journal of Brachial Plexus and Peripheral Nerve Injury. 6 (1), 2 (2011).</li><li>Birch, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Traction+lesions+of+the+brachial+plexus.">Traction lesions of the brachial plexus.</a> British Journal of Hospital Medicine. 32 (3), 140-143 (1984).</li><li>Narakas, A. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+treatment+of+brachial+plexus+injuries.">The treatment of brachial plexus injuries.</a> International Orthopaedics. 9 (1), 29-36 (1985).</li><li>Terzis, J. K., Barbitsioti, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Primary+restoration+of+elbow+flexion+in+adult+post-traumatic+plexopathy+patients.">Primary restoration of elbow flexion in adult post-traumatic plexopathy patients.</a> Journal of Plastic, Reconstructive &amp; Aesthetic Surgery. 65 (1), 72-84 (2012).</li><li>Tung, T. H., Mackinnon, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nerve+Transfers:+Indications,+Techniques,+and+Outcomes.">Nerve Transfers: Indications, Techniques, and Outcomes.</a> The Journal of Hand Surgery. 35 (2), 332-341 (2010).</li><li>Terzis, J. K., Vekris, M. D., Soucacos, P. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brachial+plexus+root+avulsions.">Brachial plexus root avulsions.</a> World Journal of Surgery. 25 (8), 1049-1061 (2001).</li><li>Aszmann, O. 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=Bionic+reconstruction+to+restore+hand+function+after+brachial+plexus+injury:+a+case+series+of+three+patients.">Bionic reconstruction to restore hand function after brachial plexus injury: a case series of three patients.</a> Lancet. 385 (9983), 2183-2219 (2015).</li><li>Hruby, L. 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=Algorithm+for+bionic+hand+reconstruction+in+patients+with+global+brachial+plexopathies.">Algorithm for bionic hand reconstruction in patients with global brachial plexopathies.</a> Journal of Neurosurgery. 127 (5), 1163-1171 (2017).</li><li>Bergmeister, K. D., 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=Broadband+Prosthetic+Interfaces:+Combining+Nerve+Transfers+and+Implantable+Multichannel+EMG+Technology+to+Decode+Spinal+Motor+Neuron+Activity.">Broadband Prosthetic Interfaces: Combining Nerve Transfers and Implantable Multichannel EMG Technology to Decode Spinal Motor Neuron Activity.</a> Frontiers in Neuroscience. 11, 421 (2017).</li><li>Kim, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+training+using+EMG+biofeedback+on+stroke+patients+upper+extremity+functions.">The effects of training using EMG biofeedback on stroke patients upper extremity functions.</a> Journal of Physical Therapy Science. 29 (6), 1085-1088 (2017).</li><li>Merletti, R. P. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electromyography: Physiology, Engineering, and Non-Invasive Applications. , (2004).</li><li>Sturma, A., Hruby, L. A., Prahm, C., Mayer, J. A., Aszmann, O. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rehabilitation+of+Upper+Extremity+Nerve+Injuries+Using+Surface+EMG+Biofeedback:+Protocols+for+Clinical+Application.">Rehabilitation of Upper Extremity Nerve Injuries Using Surface EMG Biofeedback: Protocols for Clinical Application.</a> Frontiers in Neuroscience. 12, 906 (2018).</li><li>Hruby, L. A., Pittermann, A., Sturma, A., Aszmann, O. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Vienna+psychosocial+assessment+procedure+for+bionic+reconstruction+in+patients+with+global+brachial+plexus+injuries.">The Vienna psychosocial assessment procedure for bionic reconstruction in patients with global brachial plexus injuries.</a> PLoS ONE. 13 (1), 0189592 (2018).</li><li>Vujaklija, I., Farina, D., Aszmann, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+developments+in+prosthetic+arm+systems.">New developments in prosthetic arm systems.</a> Orthopedic Research and Reviews. 8, 31-39 (2016).</li><li>Shin, Y. B., Shin, M. J., Chang, J. H., Cha, Y. S., Ko, H. Y. <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+Botulinum+Toxin+on+Reducing+the+Co-contraction+of+Antagonists+in+Birth+Brachial+Plexus+Palsy.">Effects of Botulinum Toxin on Reducing the Co-contraction of Antagonists in Birth Brachial Plexus Palsy.</a> Annals of Rehabilitation Medicine. 38 (1), 127-131 (2014).</li><li>Lyle, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+performance+test+for+assessment+of+upper+limb+function+in+physical+rehabilitation+treatment+and+research.">A performance test for assessment of upper limb function in physical rehabilitation treatment and research.</a> International Journal of Rehabilitation Research. 4 (4), 483-492 (1981).</li><li>Yozbatiran, N., Der-Yeghiaian, L., Cramer, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+standardized+approach+to+performing+the+action+research+arm+test.">A standardized approach to performing the action research arm test.</a> Neurorehabilitation and Neural Repair. 22 (1), 78-90 (2008).</li><li>Giggins, O. M., Persson, U. M., Caulfield, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofeedback+in+rehabilitation.">Biofeedback in rehabilitation.</a> Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 10, 60 (2013).</li><li>Rayegani, S. 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=Effect+of+neurofeedback+and+electromyographic-biofeedback+therapy+on+improving+hand+function+in+stroke+patients.">Effect of neurofeedback and electromyographic-biofeedback therapy on improving hand function in stroke patients.</a> Topics in Stroke Rehabilitation. 21 (2), 137-151 (2014).</li><li>Pfeufer, D., 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=Training+with+biofeedback+devices+improves+clinical+outcome+compared+to+usual+care+in+patients+with+unilateral+TKA:+a+systematic+review.">Training with biofeedback devices improves clinical outcome compared to usual care in patients with unilateral TKA: a systematic review.</a> Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. 27 (5), 1611-1620 (2018).</li><li>Huang, H., Lin, J. J., Guo, Y. L., Wang, W. T. J., Chen, Y. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EMG+biofeedback+effectiveness+to+alter+muscle+activity+pattern+and+scapular+kinematics+in+subjects+with+and+without+shoulder+impingement.">EMG biofeedback effectiveness to alter muscle activity pattern and scapular kinematics in subjects with and without shoulder impingement.</a> Journal of Electromyography and Kinesiology. 23 (1), 267-274 (2013).</li><li>Oravitan, M., Avram, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effectiveness+of+electromyographic+biofeedback+as+part+of+a+meniscal+repair+rehabilitation+programme.">The effectiveness of electromyographic biofeedback as part of a meniscal repair rehabilitation programme.</a> Journal of Sports Science and Medicine. 12 (3), 526-532 (2013).</li><li>Novak, C. B., von der Heyde, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+and+techniques+in+rehabilitation+following+nerve+injuries.">Evidence and techniques in rehabilitation following nerve injuries.</a> Hand Clinics. 29 (3), 383-392 (2013).</li><li>Dumanian, G. 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=Targeted+reinnervation+for+transhumeral+amputees:+current+surgical+technique+and+update+on+results.">Targeted reinnervation for transhumeral amputees: current surgical technique and update on results.</a> Plastic and Reconstructive Surgery. 124 (3), 863-869 (2009).</li><li>Kuiken, T. 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=Targeted+muscle+reinnervation+for+real-time+myoelectric+control+of+multifunction+artificial+arms.">Targeted muscle reinnervation for real-time myoelectric control of multifunction artificial arms.</a> JAMA. 301 (6), 619-628 (2009).</li><li>Miller, L. 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=Control+of+a+six+degree+of+freedom+prosthetic+arm+after+targeted+muscle+reinnervation+surgery.">Control of a six degree of freedom prosthetic arm after targeted muscle reinnervation surgery.</a> Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 89 (11), 2057-2065 (2008).</li><li>Kuiken, T. 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=Targeted+reinnervation+for+enhanced+prosthetic+arm+function+in+a+woman+with+a+proximal+amputation:+a+case+study.">Targeted reinnervation for enhanced prosthetic arm function in a woman with a proximal amputation: a case study.</a> Lancet. 369 (9559), 371-380 (2007).</li><li>Scheme, E., Englehart, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electromyogram+pattern+recognition+for+control+of+powered+upper-limb+prostheses:+state+of+the+art+and+challenges+for+clinical+use.">Electromyogram pattern recognition for control of powered upper-limb prostheses: state of the art and challenges for clinical use.</a> Journal of Rehabilitation Research &amp; Development. 48 (6), 643-659 (2011).</li><li>Simon, A. M., Lock, B., Stubblefield, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patient+training+for+functional+use+of+pattern+recognition-controlled+prostheses.">Patient training for functional use of pattern recognition-controlled prostheses.</a> Journal of Prosthetics and Orthotics. 24 (2), 56-64 (2012).</li><li>Simon, A. M., Hargrove, L. J., Lock, B. A., Kuiken, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Target+Achievement+Control+Test:+evaluating+real-time+myoelectric+pattern-recognition+control+of+multifunctional+upper-limb+prostheses.">Target Achievement Control Test: evaluating real-time myoelectric pattern-recognition control of multifunctional upper-limb prostheses.</a> Journal of Rehabilitation Research &amp; Development. 48 (6), 619-627 (2011).</li><li>Johnson, S. S., Mansfield, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prosthetic+training:+upper+limb.">Prosthetic training: upper limb.</a> Physical Medicine and Rehabilitation Clinics of North America. 25 (1), 133-151 (2014).</li><li>Kapelner, 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=Motor+Unit+Characteristics+after+Targeted+Muscle+Reinnervation.">Motor Unit Characteristics after Targeted Muscle Reinnervation.</a> PLoS ONE. 11 (2), 0149772 (2016).</li><li>Sturma, 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=A+surface+EMG+test+tool+to+measure+proportional+prosthetic+control.">A surface EMG test tool to measure proportional prosthetic control.</a> Biomedizinische Technik. Biomedical Engineering. 60 (3), 207-213 (2015).</li><li>Prahm, C., Kayali, F., Sturma, A., Aszmann, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PlayBionic:+Game-Based+Interventions+to+Encourage+Patient+Engagement+and+Performance+in+Prosthetic+Motor+Rehabilitation.">PlayBionic: Game-Based Interventions to Encourage Patient Engagement and Performance in Prosthetic Motor Rehabilitation.</a> PM&amp;R. 10 (11), 1252-1260 (2018).</li><li>Roche, A. D., 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+Structured+Rehabilitation+Protocol+for+Improved+Multifunctional+Prosthetic+Control:+A+Case+Study.">A Structured Rehabilitation Protocol for Improved Multifunctional Prosthetic Control: A Case Study.</a> Journal of Visualized Experiments. (105), e52968 (2015).</li></ol>

Die Autoren haben nichts zu verraten.

Biofeedback-Ansätze wurden häufig bei der Rehabilitation mehrerer neuromuskulärer Erkrankungen eingesetzt, die von (hemi)-plegischen Erkrankungen infolge zentraler Erkrankungen wie Hirnblutungen und Schlaganfall18,19 bis verschiedene Muskel-Skelett-Degeneration oder Verletzung und ihre chirurgische Therapie20,21,22. Interessanterweise wurde das Konzept des strukturierten Biofeedbacks in der klinischen Praxis für periphere Nervenverletzungen nicht umgesetzt. Gerade bei der Rehabilitation komplexer Nervenverletzungen sind jedoch Praxis, Wiederholung und strukturierte Trainingsprogramme mit entsprechendem Biofeedback notwendig, um korrekte Motormuster zu etablieren23.
Hier und in einer früheren Studie12haben wir ein strukturiertes Rehabilitationsprotokoll vorgestellt, das sEMG-Biofeedback für Patienten mit Fehlen biologischer Behandlungsalternativen verwendet, die für den prothetischen Handersatz in Frage kommen, ein Konzept, das heute als bionische Wiederaufbau. Der offensichtlichste Vorteil der Verwendung eines sEMG-Biofeedback-Setups im Rahmen der bionischen Rekonstruktion ergibt sich aus der genauen Definition von sEMG-Hotspots, d.h. Hautstandorten, an denen eine relativ hohe Amplitude der EMG-Aktivität transkutan gemessen werden kann. Verschiedene Motorbefehle können abwechselnd versucht werden, da die Sensoren leicht entlang des gesamten Unterarms und - bei fehlender nachweisbarer Muskelfunktion im Unterarm - auch im Oberarm- und Schultergürtel bewegt werden können. Wenn ein Patient gebeten wird, zu versuchen, die Muskeln zu ziehen, die für eine bestimmte Aktion bestimmt sind (z. B. das Handgelenk verlängern), kann eine Elektrode platziert werden, bei der (schwache) Muskelkontraktion vom Prüfer geppatt wird. Wenn man das EMG-Signal auf dem Computerbildschirm beobachtet, kann man leicht feststellen, ob die Amplitude des Signals kontinuierlich zunimmt, wenn der Patient versucht, sich diesen Muskel zu verfestigen. Wenn die Amplitude nicht hoch genug ist oder das Signal inkonsistent ist, können andere Motorbefehle mit derselben Elektrodenposition versucht werden. Als Gegenkraft zu Nadel EMG, Dieses Verfahren ist nicht-invasiv, nicht schmerzhaft und kann für alle Muskeln / Muskelgruppen im Arm wiederholt werden. Das Testen verschiedener Motorbefehle an verschiedenen Muskelpositionen ermöglicht die Identifizierung der EMG-Hotspots mit der höchsten Amplitude und reproduzierbaren Aktivität, die mit einer bestimmten motorischen Aktion verbunden sind. Nach der Identifizierung der stärksten EMG-Signale können diese mit sEMG-Biofeedback in Bezug auf die Signaltrennung (Koaktivierung von zwei oder mehr EMG-Signalen darf nicht auf dem Computerbildschirm erfolgen), Signalstärke (reflektiert durch das EMG-Signal Amplitude auf dem Computerbildschirm) und Signalreproduzierbarkeit (jeder Versuch, den Muskel zu verrenken, muss zu einer Exkursion des jeweiligen EMG-Signals führen). In einem späteren Stadium des Trainings wird die EMG-Aktivität direkt in die prothetische Funktion übersetzt, zunächst mit einer Tischprothese (siehe Abbildung 3), die dem Patienten zusätzliches Feedback gibt, was eine Feinabstimmung der Grifffestigkeit ermöglicht, und dann das Tragen der physische Prothese.
Bei herkömmlichen Amputieren hat eine große Menge an Literatur gezeigt, dass die gezielte Muskelreinnervation (TMR), d.h. die chirurgische Übertragung von Restarmnerven auf alternative Muskelstellen in Brust und Oberarm, die prothetische Funktion verbessert, da diese re-innervierte Muskeln dienen als biologische Verstärker intuitiver Motorbefehle und liefern physiologisch geeignete EMG-Signale für die prothetische Hand-, Handgelenk- und Ellenbogensteuerung24,25,26,27 . Mithilfe von Mustererkennungssteuerungen können EMG-Daten, die aus zahlreichen sEMG-Signalen extrahiert werden, die über die Haut dieser reingevierten Muskeln platziert sind, entschlüsselt und in spezifische, reproduzierbare Motorausgänge übersetzt werden, was zuverlässigere myoelektrische Prothesensteuerung28,29,30. Da die Anzahl der EMG-Signalstellen und die myoelektrische Aktivität der Muskeln bei Patienten mit Brachialplexus-Avulsionsverletzungen sehr begrenzt sind, dürfen Mustererkennungsalgorithmen nicht wie bei herkömmlichenAmputierten8 verwendet werden. Dennoch können diese Systeme mit weiterer Forschung und verbesserter Technologie in der Lage sein, mehr Informationen über die bestehenden schwachen Muskelsignale zu extrahieren und damit die prothetische Funktion auch in dieser eigenartigen Patientengruppe zu verbessern.
Während das vorgestellte Protokoll als Richtschnur gilt, müssen die Details je nach Patient und vorhandener Ausrüstung angepasst werden. Aufgrund einer aberranten Re-Innervation, die nach solchen Nervenverletzungen auftritt, führen motorische Befehle nicht notwendigerweise zur Aktivierung anatomisch "korrekter" Muskeln12. Zum Beispiel beobachteten die Autoren die EMG-Aktivität im Unterarm-Flexorfach, während Patienten versuchten, ihre Hand zu öffnen. Daher sollten verschiedene Motorbefehle getestet werden, um EMG-Signale zu identifizieren. Darüber hinaus kann die verbleibende Muskelfunktion (obwohl sie in allen Fällen zu schwach ist, um nützliche Handbewegungen zu erzeugen) von Patient zu Patient zu Patient in Fall unterschiedlich sein und zu Schwankungen der erforderlichen Trainingszeit führen, wie in Tabelle 2dargestellt. Darüber hinaus ändern die Wahl der Prothesenvorrichtung und die Anzahl der Elektroden, die zur Steuerung verwendet werden, die Anforderungen an die Genauigkeit der Signaltrennung, die Signalamplitude und die Notwendigkeit der Co-Kontraktion. All dies muss beim Signaltraining, hybriden Prothesentraining und der tatsächlichen Prothesenausbildung berücksichtigt werden, da dies auch im Standard-Prothesentraining von Amputten31empfohlen wird. In Bezug auf die Geräte, die für sEMG Biofeedback-Training verwendet werden, halten die Autoren Geräte für geeignet, wenn sie gleichzeitig die Anzahl der Signale anzeigen können, die für die prothetische Steuerung benötigt werden, Echtzeit-Feedback geben und entweder an einen Computer oder ein Display angeschlossen werden können. die Signale auf einem Bildschirm selbst. Bevorzugt werden Geräte, die die Einstellung der Signalverstärkung während des Trainings ermöglichen.
Nach der Rehabilitation konnten alle Patienten ihre Prothese während der täglichen Aktivitäten verwenden und waren mit der Entscheidung zufrieden, ihre funktionslose Hand durch ein Prothesengerät ersetzen zu lassen12. Diese funktionelle Verbesserung spiegelte sich in signifikanten Erhöhungen der mittleren ARAT-Werte von 2,83 x 4,07 auf 25,00 bis 10,94 (p = 0,028) wider.
Aus unserer Sicht stellen sEMG-Biofeedback-Setups wertvolle Werkzeuge dar, um den kognitiv anspruchsvollen Prozess der motorischen Erholung im Zusammenhang mit Nervenverletzungen und bionischer Rekonstruktion zu erleichtern. Die Identifikation der optimalen EMG-Elektrodenpositionierung und das Testen verschiedener Motorbefehle mit direkter Visualisierung der Muskelaktivität wird durch sEMG Biofeedback in einem klinischen Aufbau erheblich vereinfacht. Obwohl sEMG Biofeedback auch bei der Rehabilitation der biologischen Oberkörperfunktion10,12verwendet werden kann, gilt seine Anwendung im Prozess der bionischen Rekonstruktion als besonders wirksam. Am wichtigsten ist, dass die sEMG-Signale, die später während des Trainings aktiviert werden, die Elektrodenpositionen innerhalb der Prothesenbuchse widerspiegeln, die individuell auf jeden Patienten zugeschnitten ist. Daher erhöht die wiederholte Aktivierung dieser Signale während des Trainings höchstwahrscheinlich die zukünftige prothetische Handhabung und manuelle Kapazität. Die direkte Visualisierung dieser Muskelaktivität ermöglicht es einem Patienten auch, das Konzept der myoelektrischen Handsteuerung zu verstehen und er/sie kann den Trainingsfortschritt bewusster verfolgen.
In Zukunft könnte unser vorgestelltes Rehabilitationsprotokoll um erweiterte Instrumente erweitert werden, um die funktionalen Ergebnisse zu verbessern. Dies kann sEMG-Aufnahmen mit hoher Dichte umfassen, um den Prozess der Elektrodenplatzierung über Aktivierungs-Heatmaps32zu erleichtern, weitere virtuelle Lösungen zur Bewertung der EMG-Aktivität30,33und ernsthafte Spiele zur Verbesserung des Trainings Motivation34. Darüber hinaus können auch neuartige Technologien für die prothetische Steuerung verwendet werden, wie Mustererkennungsalgorithmen28,30,35. Aufgrund der reduzierten neuromuskulären Schnittstelle ist jedoch nicht klar, ob derzeit kommerziell erhältliche Systeme für ansonsten gesunde Ampute die prothetische Funktion in dieser spezifischen Patientengruppe deutlich verbessern würden. Zukünftige Studien sollten die Anwendbarkeit und den Nutzen der aufgeführten neuartigen Technologien für die Rehabilitation von Patienten mit schweren Brachialplexusverletzungen bewerten. Darüber hinaus ermöglichen kontrollierte Studien mit höheren Patientenzahlen auch den Nachweis der positiven Auswirkungen des aktuellen Protokolls mithilfe von sEMG-Biofeedback mit einem höheren Beweisniveau.

Globale Brachialplexusverletzungen einschließlich der traumatischen Avulsion der Nervenwurzeln aus dem Rückenmark stellen eine der schwersten Nervenverletzungen beim Menschen dar und betreffen in der Regel junge, ansonsten gesunde Patienten in der Blüte des Lebens1,2 . Abhängig von der Anzahl der Nervenwurzeln avulsed, vollständige obere GliedmaßenLähmung kann folgen, da die nervöse Verbindung vom Gehirn zu Arm und Hand gestört ist. Traditionell wurde die Avulsion der Nervenwurzeln mit schlechten Ergebnissen in Verbindung gebracht3. Mit mikrochirurgischen Nerventechniken an Boden in den letzten Jahrzehnten, chirurgische Ergebnisse wurden verbessert und nützliche motorische Funktion in der Schulter und Ellenbogen werden in der Regel wiederhergestellt4,5. Die intrinsische Muskulatur in der Hand, die am distally liegt, erfährt in der Regel eine fettige Degeneration, was zu irreversibler Atrophie führt, bevor regenerierende Axone sie erreichen können6. Für solche Fälle wurde die bionische Rekonstruktion, zu der auch die wahllose Amputation der funktionslosen "plexus"-Hand und deren Ersatz durch eine mechatronische Hand gehört,beschrieben 7,8. Die Restmuskelaktivität im Unterarm eines Patienten, die klinisch unbedeutend sein kann (isometrische Kontraktionen, M1 auf der Skala des British Medical Research Council [BMRC]), wird von transkutanen Elektroden, die die elektromyografische Aktivität dann in verschiedene Bewegungen einer prothetischen Hand übersetzt9.
Genügend oberflächenelektromyographische (sEMG) Signale können bei ersterkundlichem Einsehen vorhanden sein. In einigen Fällen müssen jedoch zusätzliche Signale durch selektive Nerven- undMuskeltransfers7 hergestellt werden. In beiden Fällen ist ein strukturiertes Rehabilitationsprotokoll erforderlich, um die sEMG-Signalkonsistenz und die anschließende optimale prothetische Funktion am Ende des Prozesses zu gewährleisten. Eine große Herausforderung nach Nervenwurzel-Avulsion und aberranter Reinnervation sowie nach einer Nerventransfer-Operation ist die Etablierung neuer motorischer Muster, um eine volitionale Kontrolle über den Zielmuskel zu ermöglichen. sEMG Biofeedback-Methoden sind bei der Rehabilitation von Schlaganfall10weit verbreitet. Diese Methode ermöglicht eine direkte Visualisierung der Muskelaktivität, die sonst aufgrund von Muskelschwäche und/oder Koaktivierung von Antagonisten unbemerkt wäre. Es ermutigt patienten, ihre schwachen Muskeln zu trainieren, während sie präzise Rückmeldung über die korrekte Ausführung von motorischen Aufgaben11geben.
In einer kürzlich erschienenen Publikation haben wir erstmals gezeigt, dass sEMG-Biofeedback auch bei der Rehabilitation komplexer peripherer Nervenverletzungen eingesetzt werden kann12. Wir glauben, dass sEMG Biofeedback eine äußerst nützliche Methode ist, um einen Patienten auf den fortschreitenden Re-Innervationsprozess nach einer Nerventransferoperation aufmerksam zu machen. Auch schwache Muskelaktivität, die früher für den Patienten nutzlos war, kann trainiert und gestärkt werden für eine spätere prothetische Kontrolle mit sEMG Biofeedback, die eine konkrete Visualisierung der ansonsten unbemerkten Muskelaktivität sowohl für Den Arzt als auch für den Patienten ermöglicht. . Der Ausbildungsfortschritt kann daher gut verstanden und dokumentiert werden. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung von direktem Feedback auf Muskelaktivität dem Arzt, verschiedene Motorbefehle mit der damit verbundenen Signalamplitude und Konsistenz zu korrelieren und die besten Motorstrategien zu entwickeln, um eine robuste prothetische Steuerung in der Zukunft zu ermöglichen. Zusammenfassend ist das Ziel dieser Methode, den Rehabilitationsprozess zu erleichtern, indem das Verständnis, das Bewusstsein und die Kontrolle der sEMG-Signale eines Patienten erhöht werden, die später eine prothetische Hand antreiben werden.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>dry EMG electrodes</td>
			<td>Ottobock Healthcare, Duderstadt, Germany</td>
			<td>13E202 = 50</td>
			<td>The EMG electrodes used in this study were bipolar and included a ground. They can be used both for EMG training with the Myoboy and for the control of a prosthetic device.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Myoboy</td>
			<td>Otto bock Healthcare, Duderstadt, Germany</td>
			<td>Myoboy</td>
			<td>This device that can be used as stand alone device or with a computer. It allows to display EMG activity while using the dry EMG electrodes that can also be impeded in the prosthetic socket.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SensorHand Speed</td>
			<td>Ottobock Healthcare, Duderstadt, Germany</td>
			<td></td>
			<td>All patients used this commercially available myoelectrical prosthesis as their standard prosthetic device and during functional testing. Fitting of patients undergoing this procedure is, however, not restricted to this device.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Standard laptop with Microsoft operating system</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Usually, devices for EMG biofeedback connected to a computer do not require much computing power and thus work on any regular laptop</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TeleMyo 2400T G2</td>
			<td>Noraxon, US</td>
			<td></td>
			<td>A surface EMG biofeedback set-up used in our protocol, connected to TeleMyo-Software, which displays the recorded EMG activity as color-coded graphs on the computer screen</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>wet EMG electrodes</td>
			<td>Ambu</td>
			<td>Ambu Blue Sensor VL Adhesive Electrodes</td>
			<td>These adhesive electrodes can be used in combination with many different EMG biofeedback devices, including the TeleMyo 2400T. While they cannot be moved easily, the wet contacts usually allow to detect very faint EMG signals as well.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

surface electromyographic biofeedback as a rehabilitation tool for patients with global brachial plexus injury receiving bionic reconstruction

Bei Patienten mit globaler Brachialplexusverletzung und fehlender biologischer Behandlungsalternativen wurde kürzlich die bionische Rekonstruktion, einschließlich der wahlfreien Amputation der funktionslosen Hand und deren Ersatz durch eine Prothese, beschrieben. Die optimale prothetische Funktion hängt von einem strukturierten Rehabilitationsprotokoll ab, da die Restmuskelaktivität im Arm eines Patienten später in eine prothetische Funktion übersetzt wird. Oberflächenelektromyografisches (sEMG) Biofeedback wurde während der Rehabilitation nach Schlaganfall verwendet, wurde aber bisher nicht bei Patienten mit komplexen peripheren Nervenverletzungen eingesetzt. Hier stellen wir Ihnen unser Rehabilitationsprotokoll vor, das bei Patienten mit globalen Brachialplexusverletzungen implementiert ist, die für die bionische Rekonstruktion geeignet sind, angefangen bei der Identifizierung von sEMG-Signalen bis hin zum abschließenden Prothesentraining. Dieses strukturierte Rehabilitationsprogramm erleichtert das motorische Umlernen, was ein kognitiv schwächender Prozess nach komplexen Nervenwurzel-Avulsionsverletzungen, aberranter Reinnervation und extra-anatomischer Rekonstruktion sein kann (wie es bei der Nervenübertragung der Fall ist). Chirurgie). Das Rehabilitationsprotokoll mit sEMG-Biofeedback hilft bei der Etablierung neuer motorischer Muster, da Patienten auf den fortschreitenden Reinnervationsprozess der Zielmuskeln aufmerksam gemacht werden. Darüber hinaus können schwache Signale auch trainiert und verbessert werden, indem sEMG Biofeedback verwendet wird, wodurch ein klinisch "nutzloser" Muskel (der Muskelkraft M1 auf der Skala des British Medical Research Council [BMRC] ausstellt) für eine geschickte prothetische Handkontrolle in Frage kommt. Darüber hinaus werden in diesem Artikel funktionelle Ergebnisergebnisse nach erfolgreicher bionischer Rekonstruktion vorgestellt.

Bei sechs Patienten mit schweren Brachialplexusverletzungen, darunter mehrere Nervenwurzel-Avulsionen, wurde das vorgestellte Rehabilitationsprotokoll mit sEMG-Biofeedback erfolgreich umgesetzt. Detaillierte Patientenmerkmale finden Sie in Tabelle 1. Abbildung 2 zeigt die verschiedenen Phasen des strukturierten Rehabilitationsprotokolls und detaillierte Erläuterungen zu seiner Umsetzung.
Um Verbesserungen der Handfunktion vor und nach der bionischen Rekonstruktion zu demonstrieren, wurde zu zwei Zeitpunkten eine standardisierte Bewertung zur Bewertung der globalen Funktion der oberen Extremität durchgeführt: vor der wahlfreien Amputation der funktionslosen "plexus"-Hand sowie nach erfolgreicher prothetischer Rekonstruktion und Rehabilitation. Der Action Research Arm Test (ARAT) wurde ursprünglich entwickelt, um die globale motorische Funktion der oberen Extremität bei Patienten mit kognitiver Beeinträchtigung der Handkontrolle16zu bewerten. Der standardisierte Ansatz von Yozbatiran et al.17 wurde in unseren Studien verwendet. Der ARAT besteht aus vier verschiedenen Abschnitten, die Aufgaben in der Nähe des täglichen Lebens umfassen. Der Test wird vom Beobachter getimt, der auch die Taskleistung von 0 bis 3 bewertet, wobei 3 die normale Funktion angibt. Maximal 57 Punkte sind erreichbar, was auf eine unbeeinträchtigte Motorfunktion16hinweist. Die Anzahl der Therapiesitzungen mit sEMG-Biofeedback und detaillierte neratische Ergebnisse für jeden Patienten finden Sie in Tabelle 2.
Obwohl die Zufriedenheit der Patienten mit dem angebotenen Rehabilitationsprotokoll mit sEMG-Biofeedback nicht direkt gemessen wurde, fanden alle sechs Patienten, dass es äußerst hilfreich sei, den Reinnervationsprozess nach einer Nerventransferoperation zu verstehen und trainieren Sie die Kontraktion der Muskeln mit sehr schwacher Aktivität, die früher für sie nicht von klinischem Nutzen war.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Fallnummer</td>
			<td>Geschlecht, Alter (Jahre)</td>
			<td>Art des Unfalls</td>
			<td>Art der Läsion</td>
			<td colspan="2">Operationen zur Verbesserung der biotechnologischen Schnittstelle nach ersten Rekonstruktionen haben es nicht geschafft, die Handfunktion zu verbessern</td>
		</tr>
<tr>
<td>1</td>
			<td>m, 32</td>
			<td>Sturz aus der Höhe</td>
			<td>Avulsion von C7-T1; Traktionsverletzung des infraklavikulären Plexus</td>
			<td colspan="2">Wahlamputation des Unterarms</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>m, 32</td>
			<td>Motorradunfall</td>
			<td>Ruptur aller 3 Trunci des BP</td>
			<td colspan="2">Freie Gracilis Muskel übertragen auf Unterarm-Extensor-Fach & Neurotisierung des tiefen Zweigs des radialen Nervs zu Obturator-Nerv; Wahlamputation des Unterarms</td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>m, 55</td>
			<td>Motorradunfall</td>
			<td>Avulsion von C5-T1</td>
			<td colspan="2">Wahlamputation des Oberarms</td>
		</tr>
<tr>
<td>4</td>
			<td>m, 38</td>
			<td>Motorradunfall</td>
			<td>Umfangreiche Schäden an den Wurzeln C5-C8; Avulsion von T1</td>
			<td colspan="2">Wahlamputation des Unterarms</td>
		</tr>
<tr>
<td>5</td>
			<td>m, 27</td>
			<td>Motorradunfall</td>
			<td>Avulsion C8-T1</td>
			<td colspan="2">Wahlamputation des Unterarms</td>
		</tr>
<tr>
<td>6</td>
			<td>m, 43</td>
			<td>Motorradunfall</td>
			<td>Avulsion von C6-T1</td>
			<td colspan="2">Übertragung des Trizepsmuskels auf die infraspinatous Fossa und Übertragung des Bizepsmuskels auf die supctoiculare Fossa zur Verbesserung der prothetischen Passform; Wahlamputation des Arms (Schulterexartikulation)</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabelle 1: Patientenmerkmale. Bei allen Patienten wurde die bionische Rekonstruktion aufgrund der Undurchführbarkeit biologischer Behandlungsalternativen eingeleitet. Operationen zur Etablierung von EMG-Signalen im Vorder- und Oberarm können selektive Nerven- und Muskeltransfers umfassen, die dann eine myoelektrische Prothese antreiben. Die Wahlamputation wird je nach Restmuskelaktivität entweder auf transradialer oder transhumeraler Ebene durchgeführt. Alle selektiven Nerventransfers, die in dieser Patientengruppe durchgeführt wurden, waren erfolgreich. Diese Tabelle wurde von Sturma et al.12 modifiziert und mit Genehmigung von Frontiers in Neuroscience reproduziert.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Fallnummer</td>
			<td>ARAT am Ausgangswert</td>
			<td>ARAT bei Derfolge</td>
			<td colspan="2">Beginn der sEMG-Schulung</td>
			<td>Anzahl der Therapiesitzungen insgesamt (jeweils 30 min)</td>
		</tr>
<tr>
<td>1</td>
			<td>7</td>
			<td>35</td>
			<td colspan="2">Unmittelbar nach der ersten Beratung</td>
			<td>24</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>0</td>
			<td>15</td>
			<td colspan="2">Training mit einem Signal unmittelbar nach der ersten Beratung; zweites Signal war 9 Monate nach freiem Gracillis-Transfer + Nerventransfer verfügbar</td>
			<td>30</td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>0</td>
			<td>19</td>
			<td colspan="2">Unmittelbar nach der ersten Beratung</td>
			<td>16</td>
		</tr>
<tr>
<td>4</td>
			<td>1</td>
			<td>22</td>
			<td colspan="2">Unmittelbar nach der ersten Beratung</td>
			<td>20</td>
		</tr>
<tr>
<td>5</td>
			<td>9</td>
			<td>42</td>
			<td colspan="2">Unmittelbar nach der Entscheidung, eine bionische Rekonstruktion anzustreben, da die biologische Rekonstruktion scheiterte</td>
			<td>20</td>
		</tr>
<tr>
<td>6</td>
			<td>0</td>
			<td>17</td>
			<td colspan="2">Unmittelbar nach der ersten Beratung</td>
			<td>22</td>
		</tr>
<tr>
<td>Mittelwert (sD)</td>
			<td>2,83 € 4,07</td>
			<td>25,00 € 10,94</td>
			<td colspan="2"></td>
			<td>22 x 4,32</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabelle 2: ARAT-Scores und Anzahl der Therapiesitzungen. Im Action Research Arm Test (ARAT) zeigten die Patienten zunächst eine vernachlässigbare Funktion der oberen Gliedmaßen (Mittelwert 2,83, maximal 57 Punkte erreichbar). Nützliche Funktion wurde nach bionischer Rekonstruktion wiederhergestellt (Mittelwert 25.00, von 57). Diese Tabelle wurde von Sturma et al.12 modifiziert und mit Genehmigung von Frontiers in Neuroscience reproduziert.

Watch this Scientific Journal Video about Surface Electromyographic Biofeedback as a Rehabilitation Tool for Patients with Global Brachial Plexus Injury Receiving Bionic Reconstruction at JoVE.com

Surface Electromyographic Biofeedback as a Rehabilitation Tool for Patients with Global Brachial Plexus Injury Receiving Bionic Reconstruction

Optimale funktionelle Ergebnisse nach bionischer Rekonstruktion bei Patienten mit globaler Brachialplexusverletzung hängen von einem strukturierten Rehabilitationsprotokoll ab. Oberflächenelektromyographisches geführtes Training kann die Amplitude, Trennung und Konsistenz von EMG-Signalen verbessern, die - nach wahlloser Amputation einer funktionslosen Hand - eine prothetische Hand steuern und antreiben.

Surface Electromyographic Biofeedback als Rehabilitationswerkzeug für Patienten mit globaler Brachial-Plexus-Verletzung, die eine bionische Rekonstruktion erhalten

In patients with global brachial plexus injury and lack of biological treatment alternatives, bionic reconstruction, including the elective amputation of ...

Oberflächenelektromyografisches Biofeedback vereinfacht die Identifizierung und das Training von Oberflächen-EMG-Signalen bei Patienten mit Brachialplexusverletzungen, deren Muskelaktivität im Schlegelarm extrem schwach ist. Mit dem Einsatz von Oberflächen-EMG-Biofeedback können verschiedene Motorbefehle und Elektrodenpositionen wiederholt getestet und trainiert werden, da die Technik nicht invasiv, leicht anwendbar und kostengünstig ist. Um ein System für das Oberflächen-EMG-Biofeedback einzurichten, legen Sie das Gerät auf einen Tisch in einem ruhigen Raum und positionieren Sie den Patienten vor dem Computerbildschirm.Bitten Sie den Patienten, an Handbewegungen zu denken und gleichzeitig zu versuchen, die Muskeln zu verancieren, die dazu bestimmt sind, eine bestimmte Aktion durchzuführen, auch wenn dies nicht zu einer echten Bewegung der funktionslosen Hand führt, während der Unterarm für Muskelkontraktion palpatiert wird. Legen Sie eine Oberfläche EMG Elektrode auf die genaue Hautposition, wo Muskelkontraktion zu spüren ist und lassen Sie den Patienten den gleichen motorischen Befehl wiederholen, wie gerade versucht, Kontraktion des Muskels zu entlocken. Beobachten Sie das EMG-Signal auf dem Computerbildschirm, um zu sehen, ob die Amplitude konstant zunimmt, wenn der Patient versucht, den Muskel zu verancieren, der für eine bestimmte Aktion vorgesehen ist.Wenn die Amplitude weniger als das Zwei- bis Dreifache des Hintergrundrauschens beträgt oder das Signal inkonsistent ist, versuchen Sie es mit anderen Motorbefehlen mit der gleichen Elektrodenposition, um zu sehen, ob höhere Amplituden erhalten werden können. Dann bewegen Sie die Elektrode an eine neue Position auf dem Unterarm, um die Muskelkontraktion für eine andere Geste zu bewerten. Überwachung der Signalamplitude auf dem Computerbildschirm, während der Patient daran denkt, die Geste zu machen.Wenn keine Muskelaktivität im Unterarm gefunden wird, wiederholen Sie den Eingriff am Oberarm und Schultergürtel. Wenn zwei oder mehr EMG-Signale identifiziert wurden, ermutigen Sie den Patienten, die Signale abwechselnd zu aktivieren. Um eine Prothese zuverlässig antreiben zu können, müssen die unabhängigen EMG-Signale störungsfrei gesteuert werden.Stellen Sie die Spannungsverstärkung jedes Signals unabhängig voneinander ein, um eine ähnliche Amplitudenschwelle für alle Signale während des Trainings zu erreichen, um die Signaltrennung und das Verstehen für den Patienten zu erleichtern. Wiederholen und erklären Sie dem Patienten die Mechanik einer prothetischen Hand, dass eine leichte Muskelkontraktion gegenüber Muskelkraft bevorzugt werden sollte, um Signalkoaktivierung zu vermeiden. Beobachten Sie die EMG-Signale auf dem Computerbildschirm und erklären Sie dem Patienten, dass die beiden Signale beim Versuch einer bestimmten Bewegung koaktiviert sind.Weisen Sie den Patienten an, dass die beiden Signale während des Versuchs einer bestimmten Aktion nicht koaktiviert werden sollten, da jedes EMG-Signal mit einer bestimmten prothetischen Wirkung verbunden ist und dass koaktivierte Signale daher nicht zu der vom Patienten gewünschten Handlung führen. Weisen Sie den Patienten an, leicht unterschiedliche Bewegungen auszuprobieren und zu beobachten, welche präzisen Bewegungsmuster bei der Signaltrennung am besten sind. Wenn geeignete Signale identifiziert wurden, ermutigen Sie den Patienten, die Durchführung dieser Bewegungen nicht mehr als 30 Minuten pro Trainingseinheit zu üben.Weisen Sie den Patienten an, dass eine perfekte Signaltrennung zu Beginn des Trainings unwahrscheinlich ist, sich aber mit einer hohen Anzahl von Wiederholungen verbessern wird und dass die Signaltrennung am Anfang bei leichten Kontraktionen einfacher sein könnte. Wenn sich die Signalkonsistenz verbessert, weisen Sie den Patienten an, eine höhere Signalamplitude zu erzeugen, um den Muskel und sein Signal weiter zu stärken. Wenn eine konsistente EMG-Signaltrennung und Feststoffsteuerung erreicht ist, installieren Sie eine Tischprothese, die mit der entsprechenden EMG-Software verbunden ist, und legen Sie die Elektroden auf den Arm des Patienten, um die EMG-Aktivität direkt in die mechanische Prothesenfunktion zu übersetzen.Informieren Sie den Patienten, dass die myoelektrischen Prothesen mit direkter Steuerung den Eingang einer Elektrode verwenden, um jeweils eine prothetische Bewegung zu steuern. Wenn ein Gerät mit der proportionalen Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit verwendet wird, informieren Sie den Patienten über die Korrelation zwischen dem Signalbild auf dem Computerbildschirm und der Geschwindigkeit und Stärke der prothetischen Bewegung. Dann haben die Patienten Praxis der Co-Kontraktion, so dass der Patient die EMG-Signale auf dem Computerbildschirm zu beobachten und zu erklären, dass es wichtig ist, dass beide Signale gleichzeitig erreichen die Spitze.Wenn sich das Prothesengerät nicht bewegt, führt der Patient die Kokontraktion korrekt durch, da beide Signale gleichzeitig den Peak erreichen. Wenn der Patient die Kontrolle der Tischprothese gemeistert hat, stellen Sie das Konzept einer hybriden Prothese vor, die individuell auf den Patienten zugeschnitten und über oder unter der behinderten Gliedmaße angebracht ist. Die Hybridprothese kann dann vor der Wahlamputation für ein zusätzliches Training während der Rehabilitation verwendet werden.Fragen Sie den Patienten vor der Durchführung des Verfahrens, ob er ungelöste Fragen zur geplanten Amputation hat, und teilen Sie klar mit, dass es jederzeit vor der Amputation möglich ist, diese Entscheidung zu widerrufen, die andernfalls zu einer irreversiblen und lebensverändernden Operation führen würde. Führen Sie als Nächstes eine standardisierte Bewertung der Funktion der oberen Extremität mithilfe der funktionslosen Hand durch, während Sie die Ergebnisse auf Videoaufnahmen abhören. Nach vier bis sechs Wochen postoperativer Wundheilung die besten Hot Spots für die elektrische Platzierung ermitteln und den Patienten das EMG-Signal üben lassen, wie gezeigt hat, hat ein Orthopädietechniker die endliche Prothesenbuchse mit den zuvor definierten EMG-Elektrodenpositionen entworfen.Wenn die Prothese fertig ist, lassen Sie den Patienten einfache prothetische Bewegungen mit der Art und Weise üben, wie das Prothesengerät unterstützt wird. Gehen Sie zu einfachen prothetischen Bewegungen in verschiedenen Armpositionen wie dem biegsamen Ellenbogen abwechselnd und setzen Sie mit einfachen Greifaufgaben wie dem Aufheben kleiner Boxen und dem Manipulieren kleiner Objekte fort. Schließlich, haben die geduldige Praxis Durchführung von Aktivitäten des täglichen Lebens beginnend mit ziemlich einfachen Aufgaben und langsam zusätzliche Komplexität in Aufgaben, die der Patient für relevant für seine spezifische Lebenssituation betrachtet.Wiederholen Sie drei Monate nach der prothetischen Anpassung die standardisierte Beurteilung der Funktion der oberen Extremität mit der prothetischen Hand und der Aufzeichnung von Videos der Ergebnisse. In dieser Studie wurde das nachgewiesene Rehabilitationsprotokoll mit Oberflächen-EMG-Biofeedback bei sechs Patienten mit schweren Brachialplexusverletzungen, einschließlich multipler Nervenwurzel-Avulsionen, erfolgreich umgesetzt. Die Anzahl der Therapiesitzungen und die detaillierten Ergebnisse für jeden Patienten können in der Tabelle beobachtet werden.Bei dieser Beurteilung spürte die Elektrode auf dem volaren Aspekt des Unterarms die EMG-Aktivität, als der Patient versuchte, seine Hand zu schließen, wie durch die rote Welle angegeben. Die Signaltrennung bei diesem Patienten ist zufriedenstellend, da das Signal der zweiten Elektrode, das auf dem dorsalen Aspekt des Unterarms platziert wurde, die Schwelle nicht erreicht hat, wie durch die blaue Welle angegeben. Als der Patient dann daran dachte, seine Hand zu öffnen, überschritt die Amplitude des zweiten Signals die Durchweise der blauen Welle, während das Signal der ersten Elektrode fast inaktiv blieb, wie durch die rote Welle angegeben.Der neuronale Input für Muskeln in der oberen Extremität von Patienten mit schweren Brachialplexusverletzungen ist sehr spärlich. Daher müssen verschiedene Motorbefehle und Elektrodenpräzisionen getestet werden. Um die Patientenmotivation weiter zu steigern und die Interaktion mit dem Training während des langanhaltenden Rehabilitationsprozesses zu erhöhen, kann das Oberflächen-EMG-Biofeedback in spielbasierte Interventionen eingebettet werden.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Reproducible Mouse Sciatic Nerve Crush and Subsequent Assessment of Regeneration by Whole Mount Muscle Analysis

Reproduzierbare Maus Ischiasnerv Crush und anschließende Bewertung der Regeneration von Whole mount Muskelanalyse

Regeneration in the peripheral nervous system (PNS) is widely studied both for its relevance to human disease and to understand the robust regenerative ...

Forschung

Neurowissenschaften

Antibody Transfection into Neurons as a Tool to Study Disease Pathogenesis

Antikörper Transfektion in Neuronen als Werkzeug zur Pathogenese der Erkrankung Studieren

Antibodies provide the ability to gain novel insight into various events taking place in living systems.  The ability to produce highly specific ...

A Visual Description of the Dissection of the Cerebral Surface Vasculature and Associated Meninges and the Choroid Plexus from Rat Brain

Ein Visual Beschreibung der Dissektion der Hirnoberfläche Gefäßsystem und assoziierten Hirnhäute und der Aderhaut Plexus aus Rattenhirn

This video presentation was created to show a method of harvesting the two most important highly vascular structures, not residing within the brain ...

Real-Time Impedance-based Cell Analyzer as a Tool to Delineate Molecular Pathways Involved in Neurotoxicity and Neuroprotection in a Neuronal Cell Line

Echtzeit-Impedanz-basierte Zellanalyse als Werkzeug, um molekulare Signalwege in Neurotoxizität und Neuroprotektion in einem neuronalen Zelllinie; Delineate

Many brain-related disorders have neuronal cell death involved in their pathophysiology. Improved in vitro models to study neuroprotective or neurotoxic ...

A Human-machine-interface Integrating Low-cost Sensors with a Neuromuscular Electrical Stimulation System for Post-stroke Balance Rehabilitation

Eine Mensch-Maschine-Schnittstelle Integration von Low-Cost-Sensoren mit einem Neuromuskuläre Elektrostimulation System zur Post-Stroke Balance Rehabilitation

A stroke is caused when an artery carrying blood from heart to an area in the brain bursts or a clot obstructs the blood flow to brain thereby preventing ...

Dorsal Root Ganglion Injection and Dorsal Root Crush Injury as a Model for Sensory Axon Regeneration

Dorsalwurzelganglion Injection und dorsale Wurzel Quetschverletzungen als Modell für Sensory Axonregeneration

Achieving axon regeneration after nervous system injury is a challenging task. As different parts of the central nervous system (CNS) differ from each ...

Anatomically Inspired Three-dimensional Micro-tissue Engineered Neural Networks for Nervous System Reconstruction, Modulation, and Modeling

Anatomisch inspirierte dreidimensionale Mikro-Gewebe-konstruierte Neuronale Netze für Nervensystem-Rekonstruktion, Modulation und Modellierung

Functional recovery rarely occurs&#160;following injury or disease-induced degeneration within the central nervous system (CNS)&#160;due to the inhibitory ...

Neurobehavioral Assessments in a Mouse Model of Neonatal Hypoxic-ischemic Brain Injury

Neurobehavioral Bewertungen in einem Mausmodell der Neugeborenen hypoxisch-ischämische Hirnschädigung

We performed unilateral carotid artery occlusion on CD-1 mice to create a neonatal hypoxic-ischemic (HI) model and investigated the effects of neonatal HI ...

Activity-based Training on a Treadmill with Spinal Cord Injured Wistar Rats

Activity-based Training auf einem Laufband mit Rückenmark verletzt Wistar-Ratten

Spinal cord injury (SCI) results in lasting deficits that include both mobility and a multitude of autonomic-related dysfunctions. Locomotor training (LT) ...

A Bedside, Single Burr Hole Approach to Multimodality Monitoring in Severe Brain Injury

Ein Nachttisch, einzelne Burr Loch Ansatz zur Multimodalität Überwachung in schwere Hirnschädigung

Intracranial pressure (ICP) monitoring is a cornerstone of the intensive care management of patients with severe acute brain injuries, including traumatic ...