Kích thích điện tủy sống như một phương pháp điều chỉnh động học đi bộ ở bệnh nhân sau đột quỵ

Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology - Tập 59 - Trang 542-553 - 2023
I. N. Bogacheva1, N. A. Shcherbakova1, T. R. Moshonkina1, A. A. Grishin1, D. V. Skvortsov2,3, S. N. Kaurkin2,3, Yu. P. Gerasimenko1
1Pavlov Institute of Physiology of the RAS, St. Petersburg, Russia
2Federal Research Clinical Center of the FMBA of Russia, Moscow, Russia
3Federal Center of Brain Research and Neurotechnologies of the FMBA of Russia, Moscow, Russia

Tóm tắt

Kích thích điện tủy sống đa đoạn qua da (sсTS), tác động đến mạng lưới thần kinh tủy sống và các nhóm cơ vận động của cơ chân, đã được sử dụng để điều chỉnh đi bộ trên máy chạy bộ cho bệnh nhân đột quỵ. Nghiên cứu này bao gồm 15 bệnh nhân trong giai đoạn phục hồi sau các tai biến mạch máu não cấp tính. Một thiết bị neuroprosthesis thần kinh tủy sống không xâm lấn với một bộ điều khiển đa kênh và hệ thống phát hiện các giai đoạn của chu kỳ đi bộ ("Cosima", Nga) được sử dụng để kích hoạt các nhóm cơ gập chân trong giai đoạn chuyển động, kích hoạt các nhóm cơ duỗi trong giai đoạn đứng kết hợp với việc kích hoạt liên tục các mạng lưới locomotor tủy sống. Việc sử dụng sсTS trong khi đi bộ trên máy chạy bộ đã làm tăng biên độ chuyển động ở khớp mắt cá chân và chiều dài bước ở bên bị liệt, cũng như giảm thiếu sự không đối xứng của cả hai chân trong các giai đoạn của chu kỳ đi bộ. Việc nâng chân bị liệt đã tăng lên ở 80% bệnh nhân. Với sự kết hợp của kích thích liên tục và kích thích phụ thuộc theo giai đoạn, sự gia tăng phạm vi chuyển động ở các khớp là tối đa so với kích thích phụ thuộc theo giai đoạn hoặc chỉ kích thích liên tục. Dữ liệu thu được cho thấy thuật toán được đề xuất của sсTS điều chỉnh các tham số của các chuyển động đi bộ ở bệnh nhân có hậu quả từ các tai biến lưu thông não và có thể được coi là một phương pháp tiềm năng trong phục hồi chức năng vận động.

Từ khóa

#đột quỵ #kích thích điện #tủy sống #phục hồi chức năng #động học đi bộ

Tài liệu tham khảo

Feigin V, Norrving B, Mensah G (2017) Global burden of stroke. Circ Res 120: 439–448. https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.116.308413 Khatkova SE, Kostenko EV, Akulov MA, Diaghileva VP, Nikolaev EA, Orlova AS (2019) Modern aspects of the pathophysiology of walking disorders in patients after stroke and features of their rehabilitation. J Neurol Psychiatry named after SS Korsakov 119: 43–50. https://doi.org/10.17116/jnevro20191191214 Angeli CA, Boakye M, Morton RA,Vogt J, Benton K, Chen Y, Ferreira CK, Harkema SJ (2018) Recovery of over-ground walking after chronic motor complete spinal cord injury. N Engl J Med 379: 1244–1250. https://doi.org/10.1056/NEJMoa1803588 Darrow D, Balser D, Netoff Th, Krassioukov A, Phillips A, Parr A, Samadani U (2019) Epidural Spinal Cord Stimulation Facilitates Immediate Restoration of Dormant Motor and Autonomic Supraspinal Pathways after Chronic Neurologically Complete Spinal Cord Injury. J Neurotrauma 36: 2325–2336. https://doi.org/10.1089/neu.2018.6006 Gerasimenko Y, Gorodnichev R, Moshonkina T, Sayenko D, Gad P, Edgerton VR (2015) Transcutaneous electrical spinal-cord stimulation in humans. An Phys Rehabil Med 58: 225–231. https://doi.org/10.1016/j.rehab.2015.05.003 Hofstoetter U, Freundl B, Binder H, Minassian K (2018) Common neural structures activated by epidural and transcutaneous lumbar spinal cord stimulation: elicitation of posterior root-muscle reflexes. PLoS One 13: 1–22. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0192013 Danner S, Hofstoetter U, Ladenbauer J, Rattay F, Minassian K (2011) Can the human lumbar posterior columns be stimulated by transcutaneous spinal cord stimulation? A modeling study. J Artific Organs 35: 257–282. https://doi.org/10.1111/j.1525-1594.2011.01213.x Minassian K, Perret I, Hofstoetter U (2021) Epidural and Transcutaneous Spinal Cord Stimulation Strategies for Motor Recovery after Spinal Cord Injur. In: Neuroprosthetics and Brain-Computer Interfaces in Spinal Cord Injury. 167–190. https://doi.org/10.1007/978-3-030-68545-4_7 Rath M, Vette AH, Ramasubramaniam S, Li K, Burdick J, Edgerton VR, Gerasimenko YP, Sayenko DG (2018) Trunk Stability Enabled by Noninvasive Spinal Electrical Stimulation after Spinal Cord Injury. J Neurotrauma 21: 2540–2553. https://doi.org/10.1089/neu.2017.5584 Gad P, Gerasimenko Y, Zdunowski S, Turner A, Sayenko D, Lu DC, Edgerton VR (2017) Weight bearing over-ground stepping in an exoskeleton with non-invasive spinal cord neuromodulation after motor complete paraplegia. Front Neurosci 11: 1–8. https://doi.org/10.3389/fnins.2017.00333 Seáñez I, Capogrosso M (2021) Motor improvements enabled by spinal cord stimulation combined with physical training after spinal cord injury: review of experimental evidence in animals and humans. Bioelectron Med 7: 16. https://doi.org/10.1186/s42234-021-00077-5 Balykin MV, Yakupov RN, Mashin VV, Kotova EYu, Balykin YuM, Gerasimenko YuP (2017) The influence of non-invasive electrical stimulation of the spinal cord on the locomotor function of patients presenting with movement disorders of central genesis. Problems of Balneology, Physiotherapy and Exercise Therapy 4: 4–9. https://doi.org/10.17116/kurort20179444-9 Gorodnichev RM, Pukhov AM, Moiseev SA, Ivanov SM, Markevich VV, Bogacheva IN, Grishin AA, Moshonkina TR, Gerasimenko YP (2021) Regulation of Stepping Phases During Noninvasive Electrical Spinal Cord Stimulation. Human Physiol 47: 60–69. https://doi.org/10.31857/S0131164621010057 Keller A, Singh G, Sommerfeld JH, King M, Parikh P, Ugiliweneza B, D’Amico J, Gerasimenko Y, Behrman AL (2021) Noninvasive spinal stimulation safely enables upright posture in children with spinal cord injury. Nat Commun 12: 5850. https://doi.org/10.1038/s41467-021-26026-z Siu R, Brown EH, Mesbah S, Gonnelli F, Pisolkar T, Edgerton VR, Ovechkin AV, Gerasimenko YP (2022) Novel Noninvasive Spinal Neuromodulation Strategy Facilitates Recovery of Stepping after Motor Complete Paraplegia. J Clin Med 11: 3670. https://doi.org/10.3390/jcm11133670 Grishin AA, Bobrova EV, Reshetnikova VV, Moshonkina TR (2021) A System for Detecting Stepping Cycle Phases and Spinal Cord Stimulation as a Tool for Controlling Human Locomotion. Biomed Eng 54: 312–316. Skvortsov DV (2007) Locomotion disorders diagnostics using instrumental methods: walking analysis, stabilometrics. TM Andreeva, Moscow, 640 p. (In Russ). Simonsen EB (2014) Contributions to the understanding of gait control. Dan Med J 61: B4823. Duncan PW, Zorowitz R, Bates B, Choi JY, Glasberg JJ, Graham GD, Katz RC, Lamberty K, Reker D (2005) Management of Adult Stroke Rehabilitation Care: a clinical practice guideline. Stroke 36: 100–143. https://doi.org/10.1161/01.str.0000180861.54180.ff Guryanova EA, Kovalchuk VV, Tikhoplav OA, Litvak FG (2020) Functional electrical stimulation during recovery of walking after stroke. Phys rehabilit med, med rehabilitat 2: 244–262. https://doi.org/10.36425/rehab34831 Baskakova NV, Vitenzon AS (1975) The influence of pace and step length on the basic parameters of human walking. Biomechanics 13: 242–247. (In Russ). Skvortsov DV, Koroleva SV (2019) Changes in gait parameters during rehabilitation after total knee arthroplasty. Scient Pract Rheumatol 57: 704–707. https://doi.org/10.14412/1995-4484-2019-704-707 Gervasoni E, Parelli R, Uszynski M, Crippa A, Marzegan A, Montesano A, Cattaneo D (2017) Effects offunctional electrical stimulation on reducing falls and improving gait parameters in multiple sclerosis and stroke. PMR 4: 339–347. https://doi.org/10.1016/j.pmrj. 2016.10.019 Vitenzon AS, Petrushanskaya KA (2010) Physiological substantiations of the method of artificial correction of movements by means of programmable electrical stimulation of muscles during walking. Rus J Biomechan 14: 7–27. (In Russ).