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

Denne studien har mottatt finansiering fra Det europeiske forskningsrådet (ERC) under EUs forsknings- og innovasjonsprogram Horisont 2020 (grant agreement no. 810346). Forfatterne takker Aron Cserveny for å forberede illustrasjonene som brukes i denne publikasjonen.

<ol>
	<li>Vujaklija, I., Farina, D., 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=New+developments+in+prosthetic+arm+systems.">New developments in prosthetic arm systems.</a> Orthopedic Research and Reviews. 8, 31-39 (2016).</li><li>Zhou, P., 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=Decoding+a+new+neural+machine+interface+for+control+of+artificial+limbs.">Decoding a new neural machine interface for control of artificial limbs.</a> Journal of Neurophysiology. 98 (5), 2974-2982 (2007).</li><li>Sturma, A., Salminger, S., 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=Proximale+Amputationen+des+Armes:+Technische,+chirurgische+und+handtherapeutische+M&#246;glichkeiten.">Proximale Amputationen des Armes: Technische, chirurgische und handtherapeutische M&#246;glichkeiten.</a> Zeitschrift f&#252;r Handtherapie. 21 (1), 18-25 (2018).</li><li>Uellendahl, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Upper+extremity+myoelectric+prosthetics.">Upper extremity myoelectric prosthetics.</a> Physical Medicine &amp; Rehabilitation Clinics of North America. 11 (3), 639-652 (2000).</li><li>Biddiss, E., Chau, T. <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+prosthetics:+critical+factors+in+device+abandonment.">Upper-limb prosthetics: critical factors in device abandonment.</a> American Journal of Physical Medicine &amp; Rehabilitation. 86 (12), 977-987 (2007).</li><li>Kuiken, T. A., Dumanian, G. A., Lipschutz, R. D., Miller, L. A., 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=The+use+of+targeted+muscle+reinnervation+for+improved+myoelectric+prosthesis+control+in+a+bilateral+shoulder+disarticulation+amputee.">The use of targeted muscle reinnervation for improved myoelectric prosthesis control in a bilateral shoulder disarticulation amputee.</a> Prosthetics and Orthotics International. 28 (3), 245-253 (2004).</li><li>Aszmann, O. C., Dietl, H., Frey, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+nerve+transfers+to+improve+the+control+of+myoelectrical+arm+prostheses.">Selective nerve transfers to improve the control of myoelectrical arm prostheses.</a> Handchirurgie, Mikrochirurgie, plastische Chirurgie. 40 (1), 60-65 (2008).</li><li>Cheesborough, J. E., Smith, L. H., Kuiken, T. A., Dumanian, G. A. <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+and+advanced+prosthetic+arms.">Targeted muscle reinnervation and advanced prosthetic arms.</a> Seminars in Plastic Surgery. 29 (1), 62-72 (2015).</li><li>Salminger, 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=Outcomes,+challenges+and+pitfalls+after+targeted+muscle+reinnervation+in+high+level+amputees.+Is+it+worth+the+effort.">Outcomes, challenges and pitfalls after targeted muscle reinnervation in high level amputees. Is it worth the effort.</a> Plastic and Reconstructive Surgery. 144 (6), 1037-1043 (2019).</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=Rehabilitation+of+high+upper+limb+amputees+after+Targeted+Muscle+Reinnervation.">Rehabilitation of high upper limb amputees after Targeted Muscle Reinnervation.</a> Journal of Hand Therapy: Official Journal of the American Society of Hand Therapists. , (2020).</li><li>Ramachandran, V. S., Rogers-Ramachandran, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synaesthesia+in+phantom+limbs+induced+with+mirrors.">Synaesthesia in phantom limbs induced with mirrors.</a> Proceedings Biological Sciences. 263 (1369), 377-386 (1996).</li><li>Rothgangel, A. S., Braun, S. M., Beurskens, A. J., Seitz, R. J., Wade, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+clinical+aspects+of+mirror+therapy+in+rehabilitation.">The clinical aspects of mirror therapy in rehabilitation.</a> International Journal of Rehabilitation Research. 34 (1), 1-13 (2011).</li><li>Dickstein, R., Deutsch, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor+imagery+in+physical+therapist+practice.">Motor imagery in physical therapist practice.</a> Physical Therapy. 87 (7), 942-953 (2007).</li><li>Bowering, K. 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=The+effects+of+graded+motor+imagery+and+its+components+on+chronic+pain:+A+systematic+review+and+meta-analysis.">The effects of graded motor imagery and its components on chronic pain: A systematic review and meta-analysis.</a> The Journal of Pain. 14 (1), 3-13 (2013).</li><li>Moseley, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The graded motor imagery handbook. , (2012).</li><li>Merletti, R., Parker, 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>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=Bionic+limbs:+clinical+reality+and+academic+promises.">Bionic limbs: clinical reality and academic promises.</a> Science Translational Medicine. 6 (257), 212 (2014).</li><li>Kyberd, P., 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=Practice+evaluation.+Case+studies+to+demonstrate+the+range+of+applications+of+the+Southampton+Hand+Assessment+Procedure.">Practice evaluation. Case studies to demonstrate the range of applications of the Southampton Hand Assessment Procedure.</a> British Journal of Occupational Therapy. 72 (5), 212-218 (2009).</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> Internationale Journal of Rehabilitation Research. 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> Neurorehabil Neural Repair. 22 (1), 78-90 (2008).</li><li>Hermansson, L. M., Bernspang, B., Eliasson, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+capacity+for+myoelectric+control:+a+new+Rasch-built+measure+of+prosthetic+hand+control.">Assessment of capacity for myoelectric control: a new Rasch-built measure of prosthetic hand control.</a> Journal of rehabilitation medicine. 37 (3), 166-171 (2005).</li><li>Hermansson, L. M., Fisher, A. G., Bernsp&#229;ng, B., Eliasson, A. -. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intra-+and+inter-rater+reliability+of+the+assessment+of+capacity+for+myoelectric+control.">Intra- and inter-rater reliability of the assessment of capacity for myoelectric control.</a> Journal of Rehabilitation Medicine. 38 (2), 118-123 (2006).</li><li>McHorney, C. A., Ware Jr, ., E, J., Raczek, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+MOS+36-item+short-form+health+survey+(SF-36):+II.+Psychometric+and+clinical+tests+of+validity+in+measuring+physical+and+mental+health+constructs.">The MOS 36-item short-form health survey (SF-36): II. Psychometric and clinical tests of validity in measuring physical and mental health constructs.</a> Medical Care. 31, 247-263 (1993).</li><li>Gummesson, C., Atroshi, I., Ekdahl, 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+disabilities+of+the+arm,+shoulder+and+hand+(DASH)+outcome+questionnaire:+longitudinal+construct+validity+and+measuring+self-rated+health+change+after+surgery.">The disabilities of the arm, shoulder and hand (DASH) outcome questionnaire: longitudinal construct validity and measuring self-rated health change after surgery.</a> BMC Musculoskeletal Disorders. 4 (1), 11 (2003).</li><li>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=Occupational+therapy+outcomes+with+targeted+hyper-reinnervation+nerve+transfer+surgery:+Two+case+studies.">Occupational therapy outcomes with targeted hyper-reinnervation nerve transfer surgery: Two case studies.</a> MEC '05 Intergrating Prosthetics and Medicine, Proceedings of the 2005 MyoElectric Controls/Powered Prosthetics. , (2005).</li><li>Geary, M., Gaston, R. G., Loeffler, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surgical+and+technological+advances+in+the+management+of+upper+limb+amputees.">Surgical and technological advances in the management of upper limb amputees.</a> The Bone &amp; Joint Journal. 103 (3), 430-439 (2021).</li><li>Stubblefield, K. A., Miller, L. A., Lipschutz, R. D., 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=Occupational+therapy+protocol+for+amputees+with+targeted+muscle+reinnervation.">Occupational therapy protocol for amputees with targeted muscle reinnervation.</a> Journal of Rehabilitation Research &amp; Development. 46 (4), 481-488 (2009).</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+muscle+reinnervation+treats+neuroma+and+phantom+pain+in+major+limb+amputees:+A+randomized+clinical+trial.">Targeted muscle reinnervation treats neuroma and phantom pain in major limb amputees: A randomized clinical trial.</a> Annals of Surgery. 270 (2), 238-246 (2018).</li><li>Pet, M. A., Ko, J. H., Friedly, J. L., Mourad, P. D., Smith, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Does+targeted+nerve+implantation+reduce+neuroma+pain+in+amputees.">Does targeted nerve implantation reduce neuroma pain in amputees.</a> Clinical Orthopaedics and Related Research. 472 (10), 2991-3001 (2014).</li><li>Souza, J. 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=Targeted+muscle+reinnervation:+a+novel+approach+to+postamputation+neuroma+pain.">Targeted muscle reinnervation: a novel approach to postamputation neuroma pain.</a> Clinical Orthopaedics and Related Research. 472 (10), 2984-2990 (2014).</li><li>Sturma, A., Hruby, L. A., Vujaklija, I., &#216;stlie, K., Farina, D., Aszmann, O. C., Farina, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Treatment+strategies+for+phantom+limb+pain.">Treatment strategies for phantom limb pain.</a> Bionic Limb Reconstruction. , 113-124 (2021).</li><li>Li, Y., Branemark, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Osseointegrated+prostheses+for+rehabilitation+following+amputation+:+The+pioneering+Swedish+model.">Osseointegrated prostheses for rehabilitation following amputation : The pioneering Swedish model.</a> Der Unfallchirurg. 120 (4), 285-292 (2017).</li><li>Vincitorio, 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=Targeted+muscle+reinnervation+and+osseointegration+for+pain+relief+and+prosthetic+arm+control+in+a+woman+with+bilateral+proximal+upper+limb+amputation.">Targeted muscle reinnervation and osseointegration for pain relief and prosthetic arm control in a woman with bilateral proximal upper limb amputation.</a> World Neurosurgery. 143, 365-373 (2020).</li><li>Jonsson, S., Caine-Winterberger, K., Branemark, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Osseointegration+amputation+prostheses+on+the+upper+limbs:+methods,+prosthetics+and+rehabilitation.">Osseointegration amputation prostheses on the upper limbs: methods, prosthetics and rehabilitation.</a> Prosthetics and Orthotics International. 35 (2), 190-200 (2011).</li><li>Stubblefield, K., Kuiken, T., Kuiken, T., Schultz-Feuser, A., Barlow, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Occupational+therapy+for+the+targeted+muscle+reinnervation+patient.">Occupational therapy for the targeted muscle reinnervation patient.</a> Targeted Muscle Reinnervation. , 99-119 (2014).</li></ol>

Forfatterne har ingen interessekonflikter.

I de senere år har selektive nerveoverføringer i økende grad blitt brukt til å forbedre protesefunksjonen27. Erfarne klinikere på dette feltet har innsett at rehabilitering er viktig for å gjøre det mulig for amputerte å bruke en protese etter det kirurgiske inngrepet dyktig27. Det mangler imidlertid strukturerte terapiprogrammer. Den nåværende protokollen hadde som mål å gi ergo- og fysioterapeutene verktøy og struktur for å veilede pasientene gjennom den lange TMR-prosessen. I motsetning til tidligere forslag til terapi (utviklet for mindre komplekse nerveoverføringer)28, er det et sterkere fokus på preprotetisk trening og bruk av EMG biofeedback for å tillate selektiv muskelkontroll.
Som vist i mulighetsstudien9, er det viktig å diskutere pasientens forventninger for postoperativ suksess. Inkluderingen av høyt motiverte pasienter bidro absolutt til å oppnå de beskrevne gode resultatene. Mindre overholdelse av den beskrevne protokollen kan føre til redusert protesefunksjon. I tillegg ønsker ikke alle pasienter å få en protesetilpasning (eller har råd til å få en). Imidlertid kan TMR fortsatt være mulig å forbedre neurom eller fantom lemmer smerte siden nyere studier har vist potensialet for nerveoverføringer for å lindre disse forholdene 29,30,31. For slike tilfeller er rehabiliteringsprogrammet forkortet. Likevel har vi erfart at regelmessig trening av kontrollert aktivering av reinnerverte muskler og protese kan bedre smertesituasjonen ytterligere32. Her er delt beslutningstaking viktig, da noen pasienter kan bruke en protese for sitt potensial til å redusere smerte på lang sikt32, mens andre kanskje ikke er interessert.
Vår erfaring er at en detaljert samtale med pasienten er avgjørende for å evaluere fremtidig etterlevelse. Avhengig av reinnervasjonstid, motorisk læringskapasitet og pasientens tilgjengelighet, vil rehabiliteringsprosessen sannsynligvis ta mellom 9-15 måneder. Anta at en pasient ikke streber mot forbedring av øvre lemmerfunksjon eller kan gjøre bedre bruk av en annen enhet (f.eks. Kroppsdrevne proteser). I så fall kan man ikke vurdere tiden (og muligens økonomisk) forpliktelse verdt det. For å spare ressurser anbefaler vi på det sterkeste at du bare inkluderer pasienter som uttrykker sterk interesse for prosedyren og bare utfører operasjonen for funksjonelle formål når full rehabiliteringsprosedyre forventes. Til slutt bør kostnadene for kirurgi, terapi og montering sannsynligvis dekkes på det tidspunktet.
Den beskrevne studieprotokollen må tilpasses den enkelte basert på kliniske resonnementer for å møte deres spesifikke behov. Fysiske og psykiske tilleggslidelser må vurderes og adekvat behandling (f.eks. psykoterapi) tilbys i tillegg til tiltakene som er beskrevet her. Hos pasienter som får TMR umiddelbart etter amputasjon, kan det være nødvendig med en nærmere screening for psykologiske tilstander som utvikler overtid. Utover dette er det ikke nødvendig med noen endring i protokollen for denne pasientgruppen. De kan til og med utvikle seg raskere i motorisk læring, da de fortsatt kan være vant til bimanuelle aktiviteter. Innenfor denne protokollen definerer nerveoverføringene som drives av kirurgen, hvilke motorkommandoer som må trenes og forventes for hvilke muskeldeler. Valget av proteseenden påvirker protesetrening. For flerleddete proteser må bytte mellom ulike gripetyper og hvordan de skal brukes inkluderes i behandlingen, om nødvendig.
For pasienter som bor langt borte fra det kliniske senteret eller de som ikke kan delta regelmessig på personlig rehabilitering, er det nødvendig med adopsjoner i rehabiliteringsprotokollen. De inkluderer et sterkere fokus på hjemmetrening, mulig involvering av en terapeut i nærheten av pasientens hjem og telerehabiliteringsøkter via online videosamtaler. Løsninger for telerehabilitering må gi en stabil video- og lydtilkobling samtidig som alle krav til databeskyttelse oppfylles. Hos disse pasientene bør et første besøk til det kliniske senteret planlegges 6-9 måneder etter operasjonen for signalopplæring. Besøket er vanligvis i 1 uke, med terapitimer to ganger om dagen. I de fleste tilfeller kan god signalseparasjon oppnås på dette tidspunktet. Ellers er det nødvendig med et nytt opphold for signaltrening, og pasienten kan få en enkel sEMG biofeedback-enhet for hjemmetrening. Når god signalseparasjon er etablert, kan protesen fremstille en testkontakt, og signalposisjonene kan defineres under oppholdet. Dette gjør at protesen kan lage den endelige tilpasningen når pasienten kommer hjem. Den endelige protesen kan monteres i et nytt 1-ukers besøk 1-2 måneder senere, og protesetrening kan initieres. Avansert protesetrening og videre oppfølgingsbesøk kan enten skje i en ekstern setting eller under et videre besøk på senteret, avhengig av pasientens behov.
Videre kan andre kirurgiske inngrep, som osseointegrasjon33 for å forbedre det mekaniske grensesnittet for protesen, kombineres med TMR34. I så fall må spesifikke tiltak inkluderes (for eksempel gradert vektbærende trening etter osseointegrasjon35). I tillegg, mens den beskrevne protokollen er beregnet på direkte protesekontrollsystemer (hvor en elektrode tilsvarer en bevegelse), forblir prinsippene de samme hvis et mønstergjenkjenningskontrollsystem er planlagt. Hovedforskjellen i rehabilitering er at selektiv aktivering av enkeltmuskler blir mindre relevant, mens spesielle og repeterbare aktiveringsmønstre av flere muskler må trenes36.

Høye amputasjoner av overekstremiteten gir en utfordring for proteseerstatning1. I tillegg til albueleddets funksjon, bør aktive protesesystemer omfatte åpning/lukking av protesehånden og ideelt sett også pronasjon/supinering og/eller håndleddsforlengelse/fleksjon. Imidlertid er kontrollen av standard myoelektriske enheter vanligvis avhengig av inngangssignalene fra to muskler bare2. Dette er tradisjonelt biceps- og tricepsmusklene etter transhumerale amputasjoner og latissimus dorsi og pectoralis store muskler etter glenohumerale amputasjoner3. For å kontrollere alle proteseledd må amputerte bytte mellom de aktive leddene (f.eks. ved å bruke en sammentrekning av de to musklene)1. Selv om dette gir et stabilt kontrollparadigme, følger en betydelig begrensning med resulterende langsom og uintuitiv kontroll, som ikke tillater samtidige bevegelser av to eller flere protese ledd4. Dette begrenser protesens funksjonalitet og er en av årsakene til høye proteser etter amputasjoner over albuen5.
For å overvinne begrenset og unintuitive kontroll for disse typer proteser, kan selektive nerveoverføringer benyttes. Denne tilnærmingen, også kjent som Målrettet muskelreinervasjon (TMR), består i kirurgisk etablering av myo-kontrollsignaler ved å omdirigere nerver som i utgangspunktet serverte den amputerte hånden og armen til forskjellige målmuskler i gjenværende lem 6,7. Etter vellykket reinnervasjon blir mer selektiv aktivering av de reinnerverte muskelenhetene mulig8. Den resulterende elektromyografiske (EMG) aktiviteten kan deretter brukes til protesekontroll og kan gi opptil seks styresignaler.
Selv om det er bred enighet om at TMR kan forbedre protesefunksjonen9 betydelig, utgjør selektiv aktivering og hensiktsmessig kontroll av flere muskler i stubben en utfordring for pasienter, spesielt i den tidlige postoperative perioden. Denne forbedrede kompleksiteten av protesekontroll parret med den reduserte multisensoriske tilbakemeldingen etter amputasjon krever en spesifikk rehabilitering for å dra full nytte av den kirurgiske prosedyren. Her gis en trinnvis retningslinje for terapiintervensjonene basert på nyere anbefalinger10. En oversikt over tiltakene og den estimerte tiden de tar i en ideell setting finnes i figur 1.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62896/62896fig1v2.jpg"> Figur 1: Oversikt over stadier i rehabiliteringsprosessen, inkludert milepælene som markerer starten på en ny fase<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62896/62896fig1v2large.jpg" target="_blank">.</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

Målrettet muskelreinervasjon (TMR) forbedrer det biologiske kontrollgrensesnittet for myoelektriske proteser etter amputasjon over albuen. Selektiv aktivering av muskelenheter er muliggjort ved kirurgisk omdirigering av nerver, noe som gir et høyt antall uavhengige myoelektriske styresignaler. Denne intervensjonen krever imidlertid nøye pasientvalg og spesifikk rehabiliteringsbehandling. Her presenteres en rehabiliteringsprotokoll for øvre lemmeramputerte på høyt nivå som gjennomgår TMR, basert på en ekspert Delphi-studie. Intervensjoner før kirurgi inkluderer detaljert pasientvurdering og generelle tiltak for smertekontroll, muskelutholdenhet og styrke, balanse og bevegelsesområde for de resterende leddene. Etter operasjonen fokuserer ytterligere terapeutiske inngrep på ødemkontroll og arrbehandling og selektiv aktivering av kortikale områder som er ansvarlige for overekstremitetskontroll. Etter vellykket reinnervasjon av målmuskler, brukes overflateelektromyografisk (sEMG) biofeedback til å trene aktiveringen av de nye muskelenhetene. Senere kan en bordprotese gi den første opplevelsen av protesekontroll. Etter å ha montert selve protesen, inkluderer trening repeterende øvelser uten gjenstander, objektmanipulering og til slutt aktiviteter i dagliglivet. Til syvende og sist tillater regelmessige pasientavtaler og funksjonelle vurderinger sporing av protesefunksjon og muliggjør tidlig intervensjon hvis det ikke fungerer.

Den beskrevne rehabiliteringsprotokollen ble implementert i en klinisk setting ved Medical University of Vienna, og dens gjennomførbarhet og utfall ble vurdert i en klinisk studie, som nylig ble publisert9. Som rapportert9 deltok 30 pasienter i studien for å evaluere muligheten for TMR-kirurgi og påfølgende rehabilitering. Figur 5 viser at av disse 30 pasientene gjennomgikk 11 TMR som smertebehandling snarere enn et middel til å forbedre funksjonen via protesetilpasning. Av de resterende 19 pasientene som opprinnelig siktet på en protesetilpasning, bestemte fem seg mot det på grunn av de høye kostnadene ved tilpasningen (estimert mellom 75.000-150.000 €), utilstrekkelig tid til rehabilitering eller høy vekt av protesen. Hos en pasient avslørte intraoperativ utforskning en global plexus-skade i brachialis, noe som gjorde ytterligere nerveoverføringer umulige. Denne pasienten fortsatte å bruke sin kroppsdrevne enhet. Av de resterende 13 pasientene som gjennomgikk proteserehabilitering, var 10 tilgjengelige for oppfølgingsvurdering.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62896/62896fig05.jpg"> Figur 5: Flytskjema som viser pasientene som er inkludert i mulighetsstudien. Klikk <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62896/62896fig05large.jpg" target="_blank">her for å se en større versjon av denne figuren.</a>
Resultatene ble vurdert ved hjelp av Southampton Hand Assessment Procedure (SHAP)19, Action Research Arm Test (ARAT)20,21 og Clothespin-Relocation Test (CPRT)6,26. Disse vurderingene er ofte brukt tester for å evaluere protesefunksjon. Evalueringen fant sted minst 6 måneder etter den endelige protesetilpasningen. I tillegg ble pasientene spurt om deres protese iført vaner.
Som beskrevet av Salminger et al.9 viste vurdering av de 10 pasientene etter TMR-kirurgi en SHAP-skår på 40,5 ± 8,1 (med en frisk overekstremitet med en skår på ca. 100) og ARAT-skår på 20,4 ± 1,9 (der 57 var maksimalskår og 0 representerte ingen øvre ekstremitetsfunksjon) (tab 1). I HLRT var pasientene i stand til å fullføre oppgavene innen 34,3 ± 14,4 s. De rapporterte å bruke protesen daglig med en brukstid fra 3-10 timer per dag.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>Vurdering av utfallet</td>
			<td>Score</td>
			<td>Forventet skår for friske overekstremiteter</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>HLRT</td>
			<td>34,3 ± 14,4 s</td>
			<td>-</td>
		</tr></tbody></table>Tabell 1: Protesefunksjon hos pasienter etter TMR kirurgi og rehabilitering. I SHAP og ARAT betyr høyere score en bedre funksjon, noe som også indikeres av mindre tid som trengs i CPRT. Totalt antall pasienter vurdert: n = 10. Tilpasset med tillatelse fra Referanse9.

Watch this Scientific Journal Video about Therapy Interventions for Upper Limb Amputees Undergoing Selective Nerve Transfers at JoVE.com

Therapy Interventions for Upper Limb Amputees Undergoing Selective Nerve Transfers

Dette arbeidet presenterer en protokoll for å forbedre protesefunksjonen etter selektiv nerveoverføringskirurgi. Rehabiliteringstiltak inkluderer pasientinformasjon og seleksjon, støtte til sårtilheling, kortikal reaktivering av sansemotoriske områder i overekstremiteten, trening av selektiv muskelaktivering, protesehåndtering i dagliglivet og regelmessige oppfølgingsvurderinger.

Terapiintervensjoner for øvre lemmeramputerte som gjennomgår selektive nerveoverføringer

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

Selektive nerveoverføringer, også kjent som TMR, kan forbedre protesefunksjonen. For å utnytte teknikken fullt ut, er det imidlertid nødvendig med en spesifikk rehabilitering, som vi presenterer her. Denne protokollen er godt strukturert, noe som gjør den enkel å bruke for terapeuter med liten erfaring.Videre har det blitt testet med over 30 pasienter som gjennomgår TMR. For å begynne, samle pasientens medisinske historie og spør pasienten om forventninger til proteserehabilitering og krav til protesesystem i dagliglivet. Basert på denne informasjonen og undersøkelsen, diskuter om målrettet muskelreinnervasjon eller kort TMR er et godt alternativ for pasienten.Bli enige i teamet og med pasienten om å utføre TMR-operasjonen. Etter TMR-kirurgi, forenkle reinnervasjonsprosessen på kortikale nivåer ved hjelp av speilterapi ved å sette opp et speil foran pasienten. Deretter ber du pasienten om å skjule gjenværende lem bak speilet og instruere pasienten til å utføre forskjellige bevegelser med den sunne hånden mens du ser på refleksjonen i speilet.Alternativt kan du bruke den forestilte bevegelsesmetoden for reinnervasjonsprosessen ved å be pasienten om å forestille seg forskjellige bevegelser av den amputerte hånden og armen mens du holder øynene lukket. Hvis du bruker lateraliseringstrening, presentere pasienten med kort som viser enten venstre eller høyre hender og armer og be om å navngi siden. Gi deretter pasienten tilbakemelding om deres valg.For signaltrening, studer først operasjonsrapporten for å forstå hvilke muskeldeler som er reinnervert og hvilke nerver som ble overført. Tre måneder etter operasjonen, evaluer den frivillige muskelaktiviteten ved å sette opp et overflateelektromyografisk eller SEMG biofeedback-system. Fjern overflødig kroppshår, døde hudflak, olje eller krem fra pasientens hud for å redusere impedansen før du forklarer målet med vurderingen og funksjonaliteten til systemet til pasienten.Be pasienten om å utføre hånd- og armbevegelser avhengig av den opprinnelige funksjonen til donorens nerver og prøv å palpere muskelen. Plasser en overflate EMG-elektrode på huden over muskelen, og hvis signalamplituden under aktivering er to til tre ganger høyere enn under avslapning, bør du vurdere reinnervasjon for å være vellykket. Etter å ha målt den frivillige aktiveringen av alle nerver, legg merke til hvilke muskler som kan aktiveres med hvilken motorkommando og be pasienten om å trene motorkommandoene hjemme.Deretter begynner du å trene selektiv aktivering av reinnerverte muskler ved hjelp av SEMG-elektroden for å plukke opp mottakerens muskelsignaler og be pasienten om å tenke på de tidligere evaluerte bevegelsesmønstrene. Vis deretter muskelaktiviteten ved hjelp av EMG biofeedback. Etter å ha undersøkt notatene fra forrige evaluering, be pasienten om å utføre de ønskede bevegelsene bilateralt hvis det er lettere.Så snart pasienten kan aktivere muskelen, be pasienten om å aktivere og slappe av muskelen gjentatte ganger. Be pasienten om å utføre forskjellige bevegelser og plassere elektroden på forskjellige steder for å finne kombinasjonen som fører til den høyeste amplituden. Når den er funnet, merker du den på huden.Hvis flere muskler kan aktiveres, trene aktivering og avslapning av hver muskel individuelt, og når en rimelig kontroll av enkeltmuskelen er mulig, vis aktiviteten til to muskler. Start med antagonistiske muskler eller bevegelser, for eksempel håndåpning og lukking, og instruer pasienten om å aktivere en muskel mens den andre skal være så avslappet som mulig. Prøv forskjellige bevegelsessignaler for begge musklene hvis en slik selektiv handling ikke er mulig.Trøst pasienten ved å forklare kravet om litt trening for selektivitet. Så snart selektiv aktivering av to muskler er oppnådd, legg til en muskel og gjenta prosedyren til pasienten selektivt kan aktivere hver muskel. Når den selektive aktiveringen av alle signaler er etablert, introduser en bordprotesehånd.Be pasienten om å kontrollere protesehånden mens du ser nøye på den, og hvis proteseutstyret tillater det, forklar pasienten at en lav EMG-amplitude tilsvarer langsom bevegelse mens rask bevegelse oppnås gjennom et høyt signal. La pasienten teste forskjellige bevegelseshastigheter. Deretter aktiverer du protesen albueledd eller håndledd, la pasienten kontrollere det, og når en god kontroll over signalnivåene er oppnådd, slå på alle proteseledd og aktiver samtidig kontroll.Når pasienten er utstyrt med en ny protese, forklar protesens grunnleggende funksjonalitet for pasienten, for eksempel frihetsgrader, hvordan bytte mellom de aktive leddene fungerer, protesens vanntette status og hvordan den skal rengjøres. Tren deretter pasienten til å bevege protesen uten eksterne gjenstander, og for å gjøre det, instruer pasienten om å variere bevegelseshastigheten hvis protesen tillater forskjellige bevegelseshastigheter. For å legge til mer kompleksitet, be pasienten om å kontrollere protesen i forskjellige stillinger og kombinere flere frihetsgrader samtidig.For trening av objektmanipulering, gi forskjellige gjenstander som stressballer eller treblokker til pasienten og forklar at manipulering av objekter gir et nytt lag med kompleksitet. Be pasienten om å bruke sin sunne hånd til å sette gjenstanden i protesehånden og lukke den. La deretter pasienten bevege protesen albuen eller håndleddsleddet før du slipper objektet.Deretter plasserer du gjenstanden på bordet eller hyllen, og ber pasienten om å plukke den opp med protesehånden og plassere den et annet sted. Til slutt, togaktiviteter i dagliglivet før pasienten blir avvist fra rehabilitering og bruker enheten hjemme. For oppfølgingsvurderingene, inviter pasienten til en tverrfaglig medisinsk konsultasjon tre måneder etter utskrivning fra rehabilitering.Spør pasienten om å bruke en protese hjemme og på jobb, eller hvis pasienten møtte noen problemer, og vurder protesefunksjonen ved hjelp av standardiserte tester. I denne studien, av 30 opprinnelig inkluderte deltakere, gjennomgikk bare 13 proteserehabilitering og 10 var tilgjengelige for en oppfølgingsvurdering. Protesefunksjonen ble vurdert ved hjelp av South Hampton Hand Assessment Procedure, Action Research Arm Test og Clothespin Relocation Tests.I SHAP og ARAT betyr høyere score en bedre funksjon, noe som også ble indikert av mindre tid som trengs i CPRT. Vi har funnet bruk av overflate EMT biofeedback svært nyttig innen rehabilitering. Likevel er varigheten av rehabilitering relativt lang på grunn av reinnervasjon av muskelen.Teamet vårt undersøker for tiden hvordan TMR endrer rekruttering til flere enheter. Vi planlegger å bruke denne kunnskapen til å forbedre protesekontrollen i fremtiden.

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Anatomy and Physiology

Medicine

Unit 1

The Appendicular Skeleton

SCIENTISTS IN ACTION

Intra-Operative Behavioral Tasks in Awake Humans Undergoing Deep Brain Stimulation Surgery

Deep brain stimulation (DBS) is a surgical procedure that directs chronic, high frequency electrical stimulation to specific targets in the brain through ...

Production and Detection of Reactive Oxygen Species (ROS) in Cancers

Production and Detection of Reactive Oxygen Species ROS in Cancers

Produksjon og Påvisning av reaktive oksygen arter (ROS) i Kreft

Reactive oxygen species include a number of molecules that damage DNA and RNA and oxidize proteins and lipids (lipid peroxydation). These reactive ...

Cerenkov Luminescence Imaging (CLI) for Cancer Therapy Monitoring

Cerenkov Luminescence Imaging CLI for Cancer Therapy Monitoring

Cerenkov Luminescence Imaging (CLI) for Cancer Therapy Overvåking

In  molecular imaging, positron emission tomography (PET) and optical imaging (OI)  are two of the most important and thus most widely used modalities1-3. ...

Orthotopic Hind Limb Transplantation in the Mouse

Orthotopic Hind Limb Transplantasjon i Mus

In vivo animal model systems, and in particular mouse models, have evolved into powerful and versatile scientific tools indispensable to basic and ...

Nerve-sparing Mid-urethral Obstruction (NeMO) in Female Small Rodents

Nerve-sparing Mid-urethral Obstruction NeMO in Female Small Rodents

Nerve-sparing Midt-urethral obstruksjon (Nemo) i Female smågnagere

Partial bladder outlet obstruction (pBOO) has a high prevalence, causes significant patient burden, and immense health care costs. The most common animal ...

A Method for Quantifying Upper Limb Performance in Daily Life Using Accelerometers

En metode for å kvantifisere Upper Limb Performance i dagliglivet Bruke Akselerometre

A key reason for referral to rehabilitation services after stroke and other neurological conditions is to improve one's ability to function in daily life. ...

Mechanical Micronization of Lipoaspirates for Regenerative Therapy

Mekanisk Micronization av Lipoaspirates for regenerativ Therapy

Stromal vascular fraction (SVF) has become a regenerative tool for various diseases; however, legislation strictly regulates the clinical application of ...

Preclinical Model of Hind Limb Ischemia in Diabetic Rabbits

Prekliniske modell av hind lem iskemi i diabetiker kaniner

Peripheral vascular disease is a widespread clinical problem that affects millions of patients worldwide. A major consequence of peripheral vascular ...

Structured Motor Rehabilitation After Selective Nerve Transfers

Strukturert motor rehabilitering etter selektiv nerve overføringer

After severe nerve injuries, selective nerve transfers provide an opportunity to restore motor and sensory function. Functional recovery depends both on ...

Iris Fixation via External Pentagram Suturing

Iris Fixation via External Pentagram Suturing

Extensive anterior synechia of the iris can result in the gradual disappearance of the anterior chamber. It is one of the most common outcomes of both ...