Name: therapy interventions for upper limb amputees undergoing selective nerve transfers
Uploaded: 2021-10-29T14:00:00
Duration: 7 min 59 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Therapy Interventions for Upper Limb Amputees Undergoing Selective Nerve Transfers at JoVE.com

Questo studio ha ricevuto finanziamenti dal Consiglio europeo della ricerca (CER) nell'ambito del programma di ricerca e innovazione Horizon 2020 dell'Unione europea (convenzione di sovvenzione n. 810346). Gli autori ringraziano Aron Cserveny per aver preparato le illustrazioni utilizzate in questa pubblicazione.

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	<li>Vujaklija, I., Farina, D., Aszmann, O. 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Gli autori non hanno conflitti di interesse.

Negli ultimi anni, i trasferimenti nervosi selettivi sono stati sempre più utilizzati per migliorare la funzione protesica27. Medici esperti in questo campo hanno imparato ad apprezzare che la riabilitazione è essenziale per consentire agli amputati di utilizzare una protesi dopo la procedura chirurgica abilmente27. Tuttavia, c'è una mancanza di programmi di terapia strutturata. L'attuale protocollo mirava a fornire ai terapisti occupazionali e fisici gli strumenti e la struttura per guidare i pazienti durante il lungo processo TMR. In contrasto con i precedenti suggerimenti per la terapia (sviluppati per trasferimenti nervosi meno complessi)28, vi è una maggiore attenzione all'allenamento pre-protesico e all'uso del biofeedback EMG per consentire un controllo muscolare selettivo.
Come mostrato nello studio di fattibilità9, discutere le aspettative del paziente è essenziale per il successo post-operatorio. L'inclusione di pazienti altamente motivati ha certamente contribuito a raggiungere gli eccellenti risultati descritti. Una minore conformità al protocollo descritto potrebbe comportare una ridotta funzione protesica. Inoltre, non tutti i pazienti desiderano ricevere un fitting protesico (o possono permettersi di ottenerne uno). Tuttavia, la TMR può ancora essere fattibile per migliorare il neuroma o il dolore agli arti fantasma poiché studi recenti hanno dimostrato il potenziale dei trasferimenti nervosi per alleviare queste condizioni 29,30,31. Per questi casi, il programma di riabilitazione è abbreviato. Tuttavia, abbiamo sperimentato che l'allenamento regolare di attivazione controllata dei muscoli reinnervati e una protesi può migliorare ulteriormente la situazione del dolore32. Qui, il processo decisionale condiviso è essenziale in quanto alcuni pazienti potrebbero indossare una protesi per il suo potenziale di ridurre il dolore a lungo termine32, mentre altri potrebbero non essere interessati.
Nella nostra esperienza, una discussione dettagliata con il paziente è essenziale per valutare la conformità futura. A seconda del tempo di reinnervazione, della capacità di apprendimento motorio e della disponibilità del paziente, è probabile che il processo di riabilitazione richieda tra 9-15 mesi. Supponiamo che un paziente non si sforzi di migliorare la funzione degli arti superiori o potrebbe fare un uso migliore di un altro dispositivo (ad esempio, protesi alimentate dal corpo). In tal caso, non si potrebbe considerare l'impegno di tempo (e possibilmente finanziario) che ne vale la pena. Per risparmiare risorse, raccomandiamo vivamente di includere solo i pazienti che esprimono un forte interesse per la procedura ed eseguono l'intervento chirurgico solo per scopi funzionali quando è prevista la procedura di riabilitazione completa. Infine, i costi per l'intervento chirurgico, la terapia e l'adattamento dovrebbero probabilmente essere coperti a quel punto.
Il protocollo di studio descritto deve essere adattato per ogni individuo in base al ragionamento clinico per soddisfare le loro esigenze specifiche. Le comorbilità fisiche e psicologiche devono essere considerate e un trattamento adeguato (ad esempio, la psicoterapia) deve essere offerto in aggiunta agli interventi qui descritti. Nei pazienti che ricevono TMR immediatamente dopo l'amputazione, può essere necessario uno screening più attento per le condizioni psicologiche che sviluppano straordinari. A parte questo, non è richiesto alcun cambiamento nel protocollo per questo gruppo di pazienti. Potrebbero anche progredire più velocemente nell'apprendimento motorio in quanto potrebbero ancora essere abituati ad attività bimanuali. All'interno di questo protocollo, i trasferimenti nervosi operati dal chirurgo definiscono, quali comandi motori devono essere allenati e sono attesi per quali parti muscolari. La scelta del dispositivo finale protesico influenza l'allenamento protesico. Per le protesi multi-articolate, il passaggio tra diversi tipi di presa e come usarli deve essere incluso nella terapia, se necessario.
Per i pazienti che vivono lontani dal centro clinico o per coloro che non possono frequentare regolarmente la riabilitazione di persona, sono necessarie adozioni nel protocollo riabilitativo. Includono una maggiore attenzione alla formazione domiciliare, il possibile coinvolgimento di un terapeuta vicino alla casa del paziente e sessioni di teleriabilitazione tramite videochiamate online. Le soluzioni per la teleriabilitazione devono fornire una connessione video e audio stabile soddisfacendo tutti i requisiti di protezione dei dati. In questi pazienti, una prima visita al centro clinico deve essere pianificata a 6-9 mesi dopo l'intervento chirurgico per l'allenamento del segnale. La visita è di solito per 1 settimana, con sessioni di terapia due volte al giorno. Nella maggior parte dei casi, è possibile ottenere una buona separazione del segnale in questo momento. In caso contrario, è necessario un altro soggiorno per l'addestramento del segnale e il paziente può ottenere un semplice dispositivo di biofeedback sEMG per l'allenamento a casa. Quando viene stabilita una buona separazione del segnale, il protesista può fabbricare una presa di prova e le posizioni del segnale possono essere definite durante il soggiorno. Ciò consente al protesista di creare il raccordo finale quando il paziente torna a casa. La protesi finale può essere montata in una seconda visita di 1 settimana 1-2 mesi dopo e può essere avviata l'allenamento protesico. La formazione protesica avanzata e ulteriori visite di follow-up possono avvenire in un ambiente remoto o durante un'ulteriore visita al centro, a seconda delle esigenze del paziente.
Inoltre, altri interventi chirurgici, come l'osteointegrazione33 per migliorare l'interfaccia meccanica per la protesi, possono essere combinati con TMR34. In tal caso, devono essere inclusi interventi specifici (come l'allenamento graduale con pesi dopo l'osteointegrazione35). Inoltre, mentre il protocollo descritto è destinato ai sistemi di controllo protesico diretto (in cui un elettrodo corrisponde a un movimento), i suoi principi rimangono gli stessi se è pianificato un sistema di controllo del riconoscimento dei modelli. La principale differenza nella riabilitazione è che l'attivazione selettiva dei singoli muscoli diventa meno rilevante, mentre i modelli di attivazione particolari e ripetibili di diversi muscoli devono essere allenati36.

Le amputazioni elevate dell'arto superiore rappresentano una sfida per la sostituzione protesica1. Oltre alla funzione dell'articolazione del gomito, i sistemi protesici attivi dovrebbero includere l'apertura / chiusura della mano protesica e idealmente anche la pronazione / supinazione e / o l'estensione / flessione del polso. Tuttavia, il controllo dei dispositivi mioelettrici standard di solito si basa sui segnali di ingresso di due muscoli solo2. Questi sono tradizionalmente i muscoli bicipiti e tricipiti dopo amputazioni transumerali e i muscoli maggiori latissimus dorsi e pettorali dopo amputazioni gleno-omerali3. Per controllare tutte le articolazioni protesiche, gli amputati devono passare da un'articolazione attiva all'altra (ad esempio, utilizzando una co-contrazione dei due muscoli)1. Mentre questo fornisce un paradigma di controllo stabile, ne consegue una restrizione significativa con conseguente controllo lento e non intuitivo, che non consente movimenti simultanei di due o più articolazioni protesiche4. Questo limita la funzionalità della protesi ed è uno dei motivi per gli alti tassi di abbandono protesico dopo amputazioni sopra il gomito5.
Per superare il controllo limitato e non intuitivo per questi tipi di raccordi protesici, è possibile utilizzare trasferimenti nervosi selettivi. Questo approccio, noto anche come Targeted Muscle Reinnervation (TMR), consiste nello stabilire chirurgicamente segnali di miocontrollo reindirizzando i nervi che inizialmente servivano la mano e il braccio amputati a diversi muscoli bersaglio all'interno dell'arto residuo 6,7. Dopo una reinnervazione di successo, l'attivazione più selettiva delle unità muscolari reinnervate diventa possibile8. L'attività elettromiografica (EMG) risultante può quindi essere utilizzata per il controllo protesico e può produrre fino a sei segnali di controllo.
Mentre c'è un ampio accordo sul fatto che la TMR può migliorare significativamente la funzione protesica9, l'attivazione selettiva e il controllo appropriato di più muscoli nel moncone rappresentano una sfida per i pazienti, specialmente nel primo periodo post-operatorio. Questa maggiore complessità del controllo protesico abbinata al ridotto feedback multisensoriale dopo l'amputazione richiede una riabilitazione specifica per beneficiare appieno della procedura chirurgica. Qui, viene fornita una linea guida passo-passo per gli interventi terapeutici sulla base delle recenti raccomandazioni10. Una panoramica degli interventi e del tempo stimato che impiegano in un ambiente ideale può essere trovata nella Figura 1.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62896/62896fig1v2.jpg"> Figura 1: Panoramica delle fasi del processo di riabilitazione, comprese le tappe fondamentali che segnano l'inizio di una nuova fase. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62896/62896fig1v2large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Dynamic Arm Plus&#174; system with a Variplus Speed prosthetic hand</td>
			<td>Ottobock Healthcare, Duderstadt, Germany</td>
			<td></td>
			<td>This prosthetic system was used together with a computer (and Bluetooth connection) for sEMG Biofeedback. Later, it was used for table top prosthetic training and as the patient&#39;s prosthetic fitting.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ElbowSoft TMR</td>
			<td>Ottobock Healthcare, Duderstadt, Germany</td>
			<td></td>
			<td>In combination with the Dynamic Arm Plus system and a standard computer (with Windows 7, 8 or 10), this software allows the visualisation of EMG signals as well as changing settings in the prosthetic system.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EMG electrodes</td>
			<td>Ottobock Healthcare, Duderstadt, Germany</td>
			<td>electrodes 13E202 = 50</td>
			<td>The EMG electrodes used in this study were bipolar and included a ground and a 50 Hz filter. They were used with the Dynamic Arm Plus&#174;.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Folding Mirror Therapy Box (Arm/Foot/Ankle)</td>
			<td>Reflex Pain Management Therapy Store</td>
			<td></td>
			<td>This box was used for mirror therapy.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

therapy interventions for upper limb amputees undergoing selective nerve transfers

La reinnervazione muscolare mirata (TMR) migliora l'interfaccia di controllo biologico per le protesi mioelettriche dopo l'amputazione sopra il gomito. L'attivazione selettiva delle unità muscolari è resa possibile dal reindirizzamento chirurgico dei nervi, producendo un numero elevato di segnali di controllo mioelettrico indipendenti. Tuttavia, questo intervento richiede un'attenta selezione del paziente e una terapia riabilitativa specifica. Qui viene presentato un protocollo di riabilitazione per gli amputati degli arti superiori di alto livello sottoposti a TMR, sulla base di uno studio esperto di Delphi. Gli interventi prima dell'intervento chirurgico includono una valutazione dettagliata del paziente e misure generali per il controllo del dolore, la resistenza e la forza muscolare, l'equilibrio e la gamma di movimento delle articolazioni rimanenti. Dopo l'intervento chirurgico, ulteriori interventi terapeutici si concentrano sul controllo dell'edema e sul trattamento delle cicatrici e sull'attivazione selettiva delle aree corticali responsabili del controllo degli arti superiori. Dopo il successo del reinnervamento dei muscoli bersaglio, il biofeedback elettromiografico di superficie (sEMG) viene utilizzato per allenare l'attivazione delle nuove unità muscolari. Successivamente, una protesi da tavolo può fornire la prima esperienza di controllo protesico. Dopo aver montato la protesi vera e propria, l'allenamento include esercizi ripetitivi senza oggetti, manipolazione degli oggetti e, infine, attività della vita quotidiana. In definitiva, gli appuntamenti regolari dei pazienti e le valutazioni funzionali consentono di monitorare la funzione protesica e consentire interventi precoci in caso di malfunzionamento.

Il protocollo di riabilitazione descritto è stato implementato in un ambiente clinico presso l'Università di Medicina di Vienna e la sua fattibilità e i suoi risultati sono stati valutati in uno studio clinico, che è stato recentemente pubblicato9. Come riportato9, 30 pazienti hanno partecipato allo studio per valutare la fattibilità della chirurgia TMR e la successiva riabilitazione. La Figura 5 mostra che di questi 30 pazienti, 11 sono stati sottoposti a TMR come trattamento del dolore piuttosto che come mezzo per migliorare la funzione tramite il fitting protesico. Dei restanti 19 pazienti che originariamente miravano a un fitting protesico, cinque hanno deciso di non farlo a causa degli alti costi del fitting (stimati tra 75.000-150.000 €), del tempo insufficiente per la riabilitazione o dell'elevato peso della protesi. In un paziente, l'esplorazione intraoperatoria ha rivelato una lesione globale del plesso brachiale, rendendo impossibili ulteriori trasferimenti nervosi. Questo paziente continuava a usare il suo dispositivo alimentato dal corpo. Dei restanti 13 pazienti sottoposti a riabilitazione protesica, 10 erano disponibili per una valutazione di follow-up.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62896/62896fig05.jpg"> Figura 5: Diagramma di flusso che mostra i pazienti inclusi nello studio di fattibilità. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62896/62896fig05large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
I risultati sono stati valutati utilizzando la Southampton Hand Assessment Procedure (SHAP)19, l'Action Research Arm Test (ARAT)20,21 e il Clothespin-Relocation Test (CPRT)6,26. Queste valutazioni sono test comunemente usati per valutare la funzione protesica. La valutazione è avvenuta almeno 6 mesi dopo il fitting protesico finale. Inoltre, ai pazienti è stato chiesto delle loro abitudini di utilizzo protesico.
Come descritto da Salminger et al.9, la valutazione dei 10 pazienti dopo l'intervento chirurgico TMR ha rivelato un punteggio SHAP di 40,5 ± 8,1 (con un arto superiore sano con un punteggio di circa 100) e un punteggio ARAT di 20,4 ± 1,9 (con 57 che è il punteggio massimo e 0 che non rappresenta alcuna funzione degli arti superiori) (Tabella 1). Nel CPRT, i pazienti sono stati in grado di completare i compiti entro 34,3 ± 14,4 s. Hanno riferito di indossare la protesi ogni giorno con un tempo di utilizzo che va da 3-10 ore al giorno.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>Valutazione dei risultati</td>
			<td>Punteggio</td>
			<td>Punteggio atteso per l'arto superiore sano</td>
		</tr><tr><td>SHAP</td>
			<td>40,5 ± 8,1</td>
			<td>100</td>
		</tr><tr><td>ARAT ·</td>
			<td>20.4 ± 1.9</td>
			<td>57</td>
		</tr><tr><td>CPRT ·</td>
			<td>34.3 ± 14.4 s</td>
			<td>-</td>
		</tr></tbody></table>Tabella 1: Funzione protesica dei pazienti dopo chirurgia e riabilitazione TMR. Nello SHAP e nell'ARAT, punteggi più alti significano una funzione migliore, che è anche indicata da meno tempo necessario nel CPRT. Paziente totale valutato: n = 10. Adattato con il permesso del riferimento9.

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Therapy Interventions for Upper Limb Amputees Undergoing Selective Nerve Transfers

Questo lavoro presenta un protocollo per migliorare la funzione protesica dopo un intervento chirurgico di trasferimento nervoso selettivo. Gli interventi di riabilitazione includono l'informazione e la selezione del paziente, il supporto della guarigione delle ferite, la riattivazione corticale delle aree senso-motorie dell'arto superiore, l'allenamento dell'attivazione muscolare selettiva, la manipolazione protesica nella vita quotidiana e le regolari valutazioni di follow-up.

Interventi terapeutici per amputati degli arti superiori sottoposti a trasferimenti nervosi selettivi

Targeted Muscle Reinnervation (TMR) improves the biological control interface for myoelectric prostheses after above-elbow amputation. Selective ...

I trasferimenti nervosi selettivi, noti anche come TMR, possono migliorare la funzione protesica. Tuttavia, per sfruttare appieno la tecnica, è necessaria una riabilitazione specifica, che presentiamo qui. Questo protocollo è ben strutturato, rendendolo facile da usare per i terapisti con poca esperienza.Inoltre, è stato testato con oltre 30 pazienti sottoposti a TMR. Per iniziare, raccogli la storia medica del paziente e chiedi al paziente le aspettative per la riabilitazione protesica e le richieste di un sistema protesico nella vita quotidiana. Sulla base di queste informazioni e dell'esame, discutere se la reinnervazione muscolare mirata o la TMR breve è una buona opzione per il paziente.Concordare all'interno del team e con il paziente l'esecuzione dell'intervento chirurgico TMR. Dopo l'intervento di TMR, facilitare il processo di reinnervazione a livello corticale utilizzando la terapia dello specchio installando uno specchio di fronte al paziente. Quindi, chiedere al paziente di nascondere l'arto residuo dietro lo specchio e istruire il paziente a eseguire diversi movimenti con la mano sana mentre guarda il suo riflesso nello specchio.In alternativa, utilizzare il metodo dei movimenti immaginati per il processo di reinnervazione chiedendo al paziente di immaginare diversi movimenti della mano e del braccio amputati mantenendo gli occhi chiusi. Se si utilizza l'allenamento di lateralizzazione, presentare al paziente schede che mostrano mani e braccia sinistra o destra e chiedere di nominare il lato. Quindi dare al paziente un feedback sulla sua scelta.Per l'allenamento del segnale, in primo luogo, studiare il rapporto chirurgico per capire quali parti muscolari sono reinnervate e quali nervi sono stati trasferiti. Tre mesi dopo l'intervento, valutare l'attività muscolare volitiva impostando un sistema di biofeedback elettromiografico di superficie o SEMG. Rimuovere i peli corporei in eccesso, i fiocchi di pelle morta, l'olio o la crema dalla pelle del paziente per ridurre l'impedenza prima di spiegare l'obiettivo della valutazione e la funzionalità del sistema al paziente.Istruire il paziente a eseguire movimenti della mano e del braccio a seconda della funzione originale dei nervi del donatore e cercare di palpare il muscolo. Posizionare un elettrodo EMG di superficie sulla pelle sopra il muscolo e se l'ampiezza del segnale durante l'attivazione è da due a tre volte superiore rispetto al rilassamento, considerare la reinnervazione di successo. Dopo aver misurato l'attivazione volontaria di tutti i nervi, annotare quali muscoli possono essere attivati con quale comando motorio e chiedere al paziente di allenare i comandi motori a casa.Successivamente, iniziare ad allenare l'attivazione selettiva dei muscoli reinnervati utilizzando l'elettrodo SEMG per raccogliere i segnali muscolari del ricevente e chiedere al paziente di pensare ai modelli di movimento precedentemente valutati. Quindi visualizzare l'attività del muscolo utilizzando il biofeedback EMG. Dopo aver esaminato le note della valutazione precedente, chiedere al paziente di eseguire i movimenti desiderati bilateralmente se è più facile.Non appena il paziente può attivare il muscolo, chiedere al paziente di attivare e rilassare completamente il muscolo ripetutamente. Istruire il paziente a eseguire diversi movimenti e posizionare l'elettrodo in posizioni diverse per trovare la combinazione che porta alla massima ampiezza. Una volta trovato, segnalo sulla pelle.Se è possibile attivare più muscoli, allenare l'attivazione e il rilassamento di ciascun muscolo individualmente e, quando è possibile un controllo ragionevole del singolo muscolo, visualizzare l'attività di due muscoli. Inizia con muscoli o movimenti antagonisti, come l'apertura e la chiusura della mano e istruisci il paziente ad attivare un muscolo mentre l'altro dovrebbe essere il più rilassato possibile. Prova diversi segnali di movimento per entrambi i muscoli se tale azione selettiva non è possibile.Consola il paziente spiegando il requisito di un certo addestramento per la selettività. Non appena si ottiene l'attivazione selettiva di due muscoli, aggiungere un altro muscolo e ripetere la procedura fino a quando il paziente può attivare selettivamente ciascun muscolo. Una volta stabilita l'attivazione selettiva di tutti i segnali, introdurre una mano protesica da tavolo.Chiedere al paziente di controllare la mano protesica mentre la osserva attentamente e, se l'hardware protesico lo consente, spiegare al paziente che una bassa ampiezza EMG corrisponde a un movimento lento mentre il movimento veloce si ottiene attraverso un segnale alto. Lascia che il paziente verifichi diverse velocità di movimento. Quindi, attivare l'articolazione protesica del gomito o il polso, lasciare che il paziente lo controlli e, una volta raggiunto un buon controllo dei livelli di segnale, accendere tutte le articolazioni protesiche e abilitare il controllo simultaneo.Quando il paziente è dotato di una nuova protesi, spiegare al paziente la funzionalità di base della protesi, come i gradi di libertà, come funziona il passaggio tra le articolazioni attive, lo stato impermeabile della protesi e come deve essere pulito. Quindi addestrare il paziente a muovere la protesi senza oggetti esterni e, per farlo, istruire il paziente a variare la velocità di movimento se la protesi consente velocità di movimento diverse. Per aggiungere più complessità, chiedi al paziente di controllare la protesi in diverse posizioni e combinare più gradi di libertà contemporaneamente.Per l'addestramento alla manipolazione degli oggetti, fornire al paziente oggetti diversi come palle antistress o blocchi di legno e spiegare che la manipolazione degli oggetti aggiunge un altro livello di complessità. Chiedere al paziente di usare la mano sana per mettere l'oggetto nella mano protesica e chiuderlo. Quindi consentire al paziente di muovere il gomito protesico o l'articolazione del polso prima di rilasciare l'oggetto.Quindi, posizionare l'oggetto sul tavolo o sullo scaffale e chiedere al paziente di raccoglierlo con la mano protesica e posizionarlo da qualche altra parte. Infine, addestrare le attività della vita quotidiana prima che il paziente venga dimesso dalla riabilitazione e utilizzi il dispositivo a casa. Per le valutazioni di follow-up, invitare il paziente a una consultazione medica multidisciplinare tre mesi dopo la dimissione dalla riabilitazione.Chiedere al paziente di utilizzare una protesi a casa e al lavoro o se il paziente ha affrontato problemi e valutare la funzione protesica utilizzando i test standardizzati. Nel presente studio, su 30 partecipanti originariamente inclusi, solo 13 sono stati sottoposti a riabilitazione protesica e 10 erano disponibili per una valutazione di follow-up. La funzione protesica è stata valutata utilizzando South Hampton Hand Assessment Procedure, Action Research Arm Test e Clothespin Relocation Tests.Nello SHAP e nell'ARAT, punteggi più alti significano una funzione migliore, che è stata anche indicata da meno tempo necessario nel CPRT. Abbiamo trovato l'uso del biofeedback EMT di superficie estremamente utile nella riabilitazione. Tuttavia, la durata della riabilitazione è relativamente lunga a causa della reinnervazione del muscolo.Il nostro team sta attualmente esplorando come TMR cambia il reclutamento multi-unità. Abbiamo in programma di utilizzare queste conoscenze per migliorare il controllo protesico in futuro.

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