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脳の可塑性の変調による治療成績に関する改良された従来のリハビリテーション療法のアドオンとしての経頭蓋直流電流刺激とロボット療法併用する可能性があります。この記事では脳卒中後の運動パフォーマンスを向上させるため当研究所で使用される結合された方法をについて説明します。
脳卒中や脳性麻痺など神経系の疾患は長期的な障害の原因をリードしているし、深刻な無能、下限と上限の下肢障害のため日常的な活動の制限につながることができます。集中的な理学療法や作業療法の主要な治療と見なされますが、機能的帰結を最適化可能性があります標準的なリハビリテーションに新しい補助療法が研究されています。
経頭蓋直流電流刺激 (tDCS) は、大脳皮質の興奮性を調節すること、頭皮に電極を弱い直流電流のアプリケーションを基になる脳領域を分極する非侵襲的脳刺激法です。この手法で関心の高まりは、その低コスト、使いやすさと人間の神経可塑性に及ぼす影響に帰することができます。うつ病、パーキンソン病、脳卒中後の運動リハビリなど多様な条件で Tdc の臨床的可能性を決定する最近の研究を行った。tDCS は脳の可塑性を高めることができ、リハビリテーション プログラムにおいて有効な手法と思われます。
ロボット デバイスの数は、脳卒中後の上肢機能のリハビリテーションを支援するために開発されています。運動障害のリハビリテーションはしばしば最大の独立を達成するために患者のための学際的アプローチを必要とする長いプロセスであります。これらのデバイスは手動リハビリテーション療法を交換するつもりはないです。代わりに、彼らは結果の即時認識ができ、やる気に滞在する患者の改善の追跡、貢献のリハビリテーション プログラムに追加のツールとして設計されました。
TDSC とロボット介在療法脳卒中リハビリテーションに有望なアドオンは、従来の治療法と治療成績の改善に関連する彼らの使用を記述するいくつかのレポートと脳の可塑性の変調をターゲットします。しかし、最近では、いくつか小規模な臨床試験が開発されて tDCS とロボット介在療法脳卒中リハビリテーションでの関連付けの使用を記述します。この記事では脳卒中後の運動パフォーマンスを向上させるため当研究所で使用される結合された方法をについて説明します。
脳卒中、脳性麻痺、外傷性脳損傷などの神経疾患は、病変や重度の無能と毎日の活動1の制限につながることがその後の神経学的症状のための長期的な障害の原因をリードしています。運動障害疾患患者の生活の質を削減します。運動機能回復は、神経可塑性、脳の病変2,の3により失われた運動能力の再取得の基礎となる基本的なメカニズムによって根本的に駆動されます。したがって、リハビリテーション療法は、高線量の集中的な訓練と体力回復に動きの激しい繰り返し、可動域に強く基づいています。これらの反復的な活動は、日常の生活動作に基づいています、患者が遅い運動回復とニューロリハビリテーション4の成功を損なうことができる反復演習のためあまりやる気になりません。集中的な理学療法や作業療法の主要な治療と見なされますが、機能的な結果1を最適化するために標準的なリハビリテーションに新しい補助療法が研究されています。
ロボット支援治療法の出現は、脳卒中患者のリハビリテーション、神経シナプスの可塑性と再編の過程に影響を及ぼす大きな価値を持っている示されています。彼らは、破損した神経学的な機能を持つ患者のトレーニングや障害5を持つ人々 の支援に行った。Rehabilitive 介入にロボット技術を追加する最も重要な利点の 1 つは、非常に手間のかかるプロセス6を高輝度と高用量のトレーニングを提供する能力です。仮想現実のコンピューター プログラムと共に、ロボットの療法の使用即時認識と運動機能回復の評価を可能にしコンロ7 を清掃など意味のある、インタラクティブな機能上のタスクに反復操作を変更することができます。.これは患者の動機と長いリハビリのプロセスへの付着を高めることができます、測定し運動を定量化、彼らの進歩5の追跡の可能性を介してことができます。現在の慣行にロボット療法の統合効果とリハビリテーションの有効性を増加し、運動8の新規モードの開発を有効にします。
治療リハビリテーション ロボット タスク固有のトレーニングを提供する、エンド エフェクタ型デバイスと外骨格型デバイス9に分けることができます。これらの分類の違い患者に動きデバイスから転送する方法に関連しています。エンド エフェクタのデバイス構造の単純化、1 つの関節の動きを分離することが難しく、その最も遠位部分にのみ患者の四肢に連絡があります。外骨格ベースのデバイス デバイスの関節の動きは患者の下肢7,9で同じ動きになりますので、肢の骨格の構造を反映する機械構造を持つ複雑な設計があります。
T くる WREX は腕全体の動き (肩、肘、前腕、手首と指の動き) を支援する外骨格ベースのロボットです。調節可能な機械の腕は、三次元空間療法7,9の動きの大きいアクティブな範囲を達成するためにいくつかの残留上肢機能を持っている患者を有効にする重力サポートの変数レベルを使用できます。MIT マヌスは、シングル プラン (x 軸と y 軸) で動作し、2次元重力補償療法、補助の肩と肘の動き9水平または垂直面に患者さんの手を移動することによってことができますエンド エフェクタ型ロボット,10. 両方のロボットは、上肢運動制御と回復、コンピューター統合 1 を可能にするためのインタ フェースを定量化することができます内蔵ポジション センサーを持っている) 仮想学習環境でシミュレート機能タスクのトレーニング・ 2) 運動療法ゲーム, 運動計画、目手の調整や注意力、視野欠陥の練習を助けるか、または7,9を無視します。また、上肢に及ぼす重力の影響の補正を可能にする、支援と重度障害患者における反復的な型にはまった動きへの支援を提供することができます。これは徐々 に主題を改善し、最小限の支援や抵抗は、軽度障害患者9,11のための運動として支援を減少します。
ニューロリハビリテーションのための別の新しい手法は、経頭蓋直流電流刺激 (tDCS) です。tDCS は低振幅直流電流適用を介して頭皮電極12,13を使用して皮質興奮性の変化を誘導する非侵襲的脳刺激法です。現在の流れの極性に応じて脳の興奮性を anodal 刺激による増加または減少し, 刺激2できます。
最近、ずっとある、tDCS の高められた興味、脳卒中、てんかん、パーキンソン病、アルツハイマー病、線維筋痛、うつ病、感情などの精神疾患などの病気の広い範囲で有益な効果があると示されています。障害と統合失調症2。tDCS には、比較的低コスト、使いやすさ、安全性、まれな副作用14など、いくつかの利点があります。tDCS は無痛法ではまた、偽モード13があり、臨床試験で確実に盲目にすることができます。tDCS はほとんどない独自の機能回復に最適ただし、脳可塑性15を高めると同時にリハビリテーション、関連付けられている療法として増加の約束を示しています。
このプロトコルでは従来の理学療法に加え、リハビリの成果を向上させるための方法として (2 つの最新のロボット) で結合されたロボット介在療法と Tdc の非侵襲的な神経を紹介します。ほとんどの研究は含むロボット治療または tDCS は分離技術としてそれらを使用しているし、いくつかは両方を組み合わせているを超えてそれぞれの介入だけで有益な効果を強化する可能性があります。これらの小さい試験改善運動回復と機能的能力8,15,16,17,18、2 つの手順の間の可能な相乗効果を実証 19。したがって、新規のマルチ モーダル治療法は現在の可能性を超えて運動回復を高めることができます。
このプロトコル我々 機関の人間研究倫理委員会のガイドラインに従います。
1. tDCS
2. ロボット療法 MIT マヌス
3. MIT マヌスの腕トレーニング
注: このロボット ・ アームは水平面に肘屈曲と拡張機能、肩前方牽引・撤回、肩内・外旋のトレーニングをことができます。
4. T くる WREX とトレーニング
TDCS を非侵襲的脳刺激は最近その影響 neuroplastic、比較的安価な機器、使いやすさ、いくつかの副作用22など関心を生成しています。研究を示しているそのニューロモデュレーション tDCS による皮質興奮性・可塑性、したがって4一次運動野を刺激することによってシナプス可塑性による運動パフォーマンスの改善の促進を調節する可能性があります。Anodal 刺激, 刺激静止膜電位を hyperpolarizes し、減少神経の発火を減らすに対し、一次運動野領域のニューロンの脱分極を促進することで皮質興奮性を増加させる半側一次運動野から半球間抑制。デュアル tDCS は、ipsilesional 地域の活動を容易にし、半側半球12,23を阻害することによってこれらの 2 つのモンタージュを組み合わせたものです。
以前の研究は、90 分を持続させる tDCS の電気生理学的効果と単一 20 分 tDCS セッション (図 4)24,32後最大 30 分を持続させる行動の効果を報告しています。証拠は、これらの肯定的な調査結果が一貫していない、まだ物議を醸すです。リンデンベルクら25発見介入期間 (図 5) を長持ちした半球刺激後機能モーター改善し 2012 年発表されたメタ分析が示唆された TMS など刺激を使用の非侵襲的に脳と反復的な TMS は、運動機能回復の改善に関連付けられて、どちらも個別とプラセボ刺激2と比較します。Fuscoらによって実験的試み26ストロークの初期段階で, tDCS の機能的な改善は見られませんしかし、Fregniら13は両方分離し, または anodal (しかしない偽) 刺激運動機能を大幅に改善することを発見しました。これらの論争の結果、おそらく患者特性 (すなわち、急性と慢性期脳卒中患者、軽度と重度運動障害) と (すなわち、刺激特性の不均一性によるものtDCS セッション、セッションの期間、anodal対対, デュアル刺激の数)。
リハビリテーション ロボットの療法のための証拠がより顕著でモーター減損27の明確な増分減少を説明します。ただし、メーカーの数が多いとロボット装置のいくつかの種類のため、各マシンのユニークな特性、資質、および制限。アメリカの心臓協会は、ロボット介在療法上肢を遂げたためにクラス I 外来診療における脳卒中患者と入院患者の設定1でクラス IIa の証拠のレベルを示唆しています。19 試験と 666 患者のレビュー見つけた脳卒中後腕のロボット支援訓練を受けた被験者が日常生活で澄子関数6改善を示しやすかった。単盲検試験が見つかりました、コントロール グループに比べて28、ティンメルマンスらしながら手先の器用さの対策で脳性麻痺児が大幅に改善29は、慢性期脳卒中患者は、6 ヶ月間維持されたタスク指向の腕のトレーニングで大幅に改善後の介入示したすることを発見しました。また、多施設無作為化対照試験が、中等度重度の上肢障害から慢性期脳卒中患者改善を示した重要なしかし、ささやかなアーム後機能、運動、および生活の質対策ロボット心配の患者がいない集中的理学療法患者 (図 6)5の標準と比較して 36 週の試験期間を使用したトレーニング。
TDCS またはロボット療法とニューロリハビリテーションの試験が行われている間いくつかは、これらの治療法を組み合わせて行われています。ヘッセら16は予備パイロット研究を行い腕のロボット支援訓練と組み合わせて半球に anodal tDCS 亜急性脳卒中患者の運動機能の大幅な改善原因ないことが。越智らによる別の研究19は、両方の影響を受ける半球に anodal tDCS と健側の大脳半球に, 刺激が限られたが、同じような大きさのモータの改善を達成できることを示した。最後に、エドワーズら18は、皮質興奮性の改善と Tdc プラス ロボット療法のアクティブなグループで減少した皮質抑制では、運動機能に大きな利益を発見しました。
最近の研究では、刺激のシーケンスが機能の改善に重要なことを示唆しています。Giacobbeら15慢性期脳卒中患者におけるリハビリテーションを手首の tDCS ロボット併用療法におけるタイミングの寸法を評価され、手首の動きの速度と滑らかさ (> 15%) が Tdc の 20 分のセッションの前に配信されたところを改善したが見つかりましたロボット時中またはトレーニング (図 7) 後の配信されないが、トレーニングします。同時作業療法と Tdc が31モーターの大幅な改善につながることを発見他の研究とこれらの結果は対照的。最後に、ナイルら31は、同時, tDCS と作業療法の使用が運動機能回復療法とシャム刺激 (図 8) の比較の有意変化につながったことを発見しました。
図 1: TDCS 用材。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 2: 頂点の位置。皮質は、10/20 システムによるとマークされます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 3: 運動野位置。皮質は、10/20 システムによるとマークされます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 4: 単一 tDCS セッションの電気生理学的効果です。20 分の単一 tDCS セッションの後電気生理学的ことができる最後を 90 分と行動の効果を 30 分刺激後。Nitscheら.からの転載32、スプリンガー自然から権限を持つ。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 5: ベースラインと比較して 36 週の試験期間中にプライマリとセカンダリの結果で変更します。Lo et al.5ロボット訓練後上肢機能、移動、および生活の質の重要なしかし、ささやかな改善が見つかりました。この図は、マサチューセッツ州の医学の社会5から許可を得て転載します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 6: 運動機能に障害のスコアと fMRI 左右差指数の変更。リンデンベルクら25半球 tDCS 後モーター減損スコアと、患側下肢機能の改善機能の変更が見つかりました。リンデンベルクらからの転載。リッピンコット ウィリアムズ & ウィルキンス25からの許可。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 7: 運動運動パフォーマンスに及ぼす介入の種類。Giacobbeら15は、Tdc がロボット治療改善手首の動きと滑らかさの前に配信されることを発見しました。Giacobbeらからの転載。15 IOS プレスの許可を得ています。パブリケーションが 10.3233/野村不動産-130927 を介して IOS プレスで利用できるこの図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 8:, TDCS プラス作業療法31の効果.同時 tDCS と作業療法 (*) かなり高い変更運動の改善の結果。Nair らから転載31 IOS プレスの許可を得ています。パブリケーションが 10.3233/RNN-2011-0612 を介して IOS プレスで利用できるこの図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
このプロトコルに関連付けられている複合 tDCS 刺激および腕に障害のある患者における従来のリハビリテーション プログラムを補完するものとして使用されるロボットの治療のための標準治療プロトコルについて述べる。議定書の目標運動機能と機動性を向上させることです。ランプを観察することが重要、副作用の危険を避けるために Tdc マシンのオフ ランプです。tDCS は文献2に記載されているいくつかの副作用と安全なテクニックです。
プロトコルは、マイナーな方法で変更可能性があります。文献の以前のレポートは、tDCS (ロボットや人間支援のいずれか) モーターのトレーニング中に、前後に適用されているをについて説明します。プロトコル、Tdc ロボット治療直後の 20 分セッションについて述べる。いくつかの研究は、同時 tDCS とロボットの訓練のためのより良い結果を発見しました。
半球間の競争モデルに基づく脳卒中後運動障害が示唆された一次運動野 (M1) から出力を減少に起因する一部に損傷した半球と半側無視 M1 から増加の抑制の影響半球。このプロトコルでは、病変部の M1 の anodal 刺激を選んだし、半球刺激の可能性を説明しました。Anodal tDCS 刺激, 刺激そのまま M1; の皮質興奮性が減少しながら破損した M1 の皮質興奮性を増加させるただし、Tdc の二重のアプリケーションが領域を対象これら両方同時に。いくつかの研究より大きな運動機能向上18,25を報告しているよう、その他のプロトコルはまた半球刺激を選ぶ。
以前の研究は、20-30 分刺激セッション後 90 分を持続させる短期余波で単回投与または、ニューロリハビリテーションの Tdc のいくつかのセッションを評価しました。繰り返されるセッションは、運動障害のリハビリは通常長いプロセスとしてシナプス伝達効率と効果の大きい大きさでより重要な操作を誘導することによって、大きいの持続時間と効果の大きさがあります。コンセンサス、ただし、モーター改善を持続の tDCS を優先的に実行することと共にトレーニング30があります。
非侵襲的脳刺激に関連付けられているロボットの療法はまだまだ広くアクセスできない、ロボットの療法の高い費用のため。ただし、ほとんどのロボットはまだコストが限定的な使用の結果、多くのリハビリテーション サービスには。ロボット療法の利点は、可能な限り7として、将来的に人間の労働および費用対効果のコストではなくロボット技術のコストが低下します。このプロトコルは面白いロボット治療とリハビリは、入院患者と外来患者より高い強度より多くの反復的なタスクを実行することができます従来の治療の補助手段であることに偉大な約束を示しているので長い期間、最適なリハビリテーション プログラムの結果です。他の利点には、即座にフィードバックと運動の客観的な測定と積極的な参加のための患者のモチベーションを維持するために支援各トレーニング セッション後可能です運動パフォーマンスのダイナミクスがあります。
TDCS とリハビリ支援ロボットの組み合わせは、患者の追加運動向上の結果、単独で使用いずれかの介入の効果を高める可能性があります。TDCS による大脳皮質の興奮性の調節と共に野に高められた感覚フィードバックを提供ロボット訓練末梢感覚運動活動の組み合わせは、シナプス可塑性のためのより肯定的な結果であります。この組合せアプローチのための証拠が有望なまだ限られ、決定的、個別に適用する場合、治療と比較した場合。さらに相乗効果と最適なセッションと各療法のタイミングの前後または最中、tDCS を適用かどうかリハビリテーション数など、併用療法の追加の影響を調査するより多くの研究が必要効果機能的帰結する活動。
著者は、彼らは競合する金銭的な利益があることを宣言します。
著者は、このプロジェクトの Spaulding ニューロモデュレーション学とセルバンテス ・ デ ・ Reabilitação ルーシー モントロにご支援を感謝したいです。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
tDCS device | Soterix Medical | Soterix Medical 1x1 | |
9V Battery (2x) | |||
Two rubber head bands | |||
Two conductive rubber electrodes | |||
Two sponge electrodes | |||
Cables | |||
NaCl solution | |||
Measurement tape | |||
Armeo Spring Robot | Hocoma | ||
inMotion ARM | Interactive Motion Technologies |
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