Johdanto

Aivohalvaus aiheuttaa usein pysyviä yläraajojen (UL) sensomotorisia vammoja, ja perinteinen kuntoutus on osoittautunut vain rajallisesti tehokkaaksi, mikä johtuu osittain siitä, että sen taustalla olevia motorisen kontrollin puutteita ei ole kohdennettu riittävästi. Nykyiset kliiniset mittaukset eivät useinkaan pysty havaitsemaan vamman hienovaraisia muutoksia, mikä korostaa tarvetta objektiivisempiin spastisuuden biomarkkereihin aivohalvauksen jälkeen.

Jotta kliininen käytäntö voitaisiin perustaa neurofysiologiseen teoriaan, analysoimme tässä katsauksessa kahta kilpailevaa motorisen kontrollin viitekehystä ja niiden vaikutuksia aivohalvauksesta toipumiseen.

Laskennallinen lähestymistapa - Tässä teoriassa liikkeenohjausta verrataan robottijärjestelmään, jossa aivot laskevat etukäteen tarkat motoriset käskyt (esim. nivelkulmat, lihasvoimat) sisäisten mallien avulla. Siinä oletetaan, että hermosto pystyy käänteisesti laskemaan tarkat hermosyötteet, joita tarvitaan halutun liikkeen tuottamiseen. Tämä lähestymistapa on kuitenkin ristiriidassa perustavanlaatuisten biologisten realiteettien kanssa. Motoneuronit toimivat kynnysperiaatteella - ne joko syttyvät tai eivät syty, mikä tekee mahdottomaksi täsmällisen käänteiskehityksen käskyjen tekemisen sellaisille toiminnoille kuin isometriset supistukset (esim. työntäminen liikkumatonta esinettä vasten) tai liikkeille, jotka eivät välttämättä laukaise EMG-aktiivisuutta. Malli ei myöskään selitä, miten liikkeet mukautuvat saumattomasti reaalimaailman arvaamattomuuteen, kuten putoavan esineen kiinniottoon.

Referent Control Theory (RCT) - RCT puuttuu laskennallisiin rajoituksiin ehdottamalla täysin erilaista strategiaa: sen sijaan, että hermosto laskisi tiettyjä käskyjä, se ohjaa liikettä säätämällä lihasten aktivointikynnyksiä (λ). Kuvittele λ lihasten termostaatin asetusarvoksi - aivan kuten lämmitin käynnistyy, kun huoneen lämpötila laskee alle kynnysarvon, lihakset aktivoituvat vasta, kun ne venytetään yli λ:n (esim. hauis aktivoituu 90° kyynärpään taivutuksessa). Nämä kynnysarvot määrittävät dynaamisesti, miten lihakset reagoivat ympäristön vuorovaikutukseen, ja tonic stretch

Reflex Threshold (TSRT) - kliinisesti mitattavissa nivelkulmissa - toimii tämän ohjausjärjestelmän suorana merkkinä. Aivohalvauksen jälkeen heikentynyt kynnyssäätely ilmenee spastisuutena (kun λ "jumittuu" pitkiin lihasten pituuksiin aiheuttaen spastisuutta) tai heikkoutena (kun λ ei pysty siirtymään lyhyisiin pituuksiin). Ratkaisevaa on, että RCT selittää, miksi harjoittelu potilaan ehjällä "aktiivisella hallinta-alueella" (spastisuuskynnysten välttäminen) parantaa kinematiikkaa. (Levin, 2023) : se yhdenmukaistaa terapian hermoston synnynnäisen kynnysarvoihin perustuvan logiikan kanssa.

Kuviossa 1 esitetään kaaviomaisesti TSRT:n kynnysarvoon perustuva mekanismi ja sen kliiniset vaikutukset spastisuuden arviointiin.

Tutkimuksen tavoite: Tutkitaan TSRT/μ:n ja kliinisten UL-spastisuus-/motorisen toiminnan pisteytysten välisiä suhteita akuutissa/kroonisessa aivohalvauksessa ja testataan, kuvastavatko nämä mittarit paremmin sensomotorisia puutteita ja tuottavatko ne spastisuuden biomarkkereita aivohalvauksen jälkeen.

Menetelmät

Tutkimuksessa analysoitiin kahdeksasta tutkimuksesta kerättyjä fysiologisia ja kliinisiä mittauksia. Fysiologisiin mittauksiin kuuluivat toonisen venytysrefleksin (TSRT) kynnyskulma ja μ (nopeusherkkyys), kun taas kliinisiin arviointeihin kuuluivat modifioitu Ashworthin asteikko (MAS) spastisuuden mittaamiseksi ja Fugl-Meyerin yläraajojen arviointi (FMA-UE) motorisen heikkenemisen mittaamiseksi.

Kolmessa tutkimuksessa tehtiin useita arviointeja osallistujaa kohti (≥ 3 ennakko-/jälkiarviointia). Kahdessa muussa tutkimuksessa tehtiin kaksi arviointia osallistujaa kohti (ennen/jälkeen), ja kolmessa muussa tutkimuksessa tehtiin vain yksi arviointi.

Aihe

Tutkimukseen osallistui 18-80-vuotiaita henkilöitä, joilla oli iskeeminen tai hemorraginen aivohalvaus jommallakummalla aivopuoliskolla ja jotka olivat saaneet käden halvaantumisen (Chedoke-McMaster Arm Scale -asteikon pisteet 2- 6/7). Osallistujat pystyivät vapaaehtoisesti taivuttamaan tai ojentamaan kyynärpäätään vähintään 30° ja heillä oli lisääntynyt vastus kyynärpään taivuttajien passiiviselle venytykselle (Modified Ashworth Scale > 1). Useimmat osallistujat (kuusi tutkimusta) olivat aivohalvauksen kroonisessa vaiheessa (> 6 kuukautta aivohalvauksen jälkeen). Demografiset tiedot (eli ikä, sukupuoli, aivohalvauksen kroonisuus, tyyppi ja vaurion sijainti/puoli) kerättiin kustakin tutkimuksesta, ja ne esitetään taulukossa 1.

Lähestymistapa mittauksiin

Tutkimuksissa spastisuutta mitattiin Montreal Spasticity Measure (MSM) -mittarilla, jossa yhdistetään hauislihaksen ja kolmipäisen hauislihaksen EMG-anturit ja elektrogoniometri kyynärpään liikkeiden seuraamiseksi. Osallistujien käsiä venytettiin passiivisesti eri nopeuksilla, kun lihasreaktiot rekisteröitiin. Tämän menetelmän avulla voitiin laskea kaksi kriittistä spastisuuden biomarkkeria aivohalvauksen jälkeen: toonisen venytysrefleksin kynnysarvo (TSRT) ja nopeusherkkyys (μ).

Keskeiset mittarit selitetty

TSRT (toonisen venytysrefleksin kynnysarvo)

TSRT on asteina mitattuna nivelkulma kyynärpäässä, jossa lihas alkaa vastustaa venytystä ilman liikenopeutta. Aivohalvauksen saaneilla henkilöillä epänormaalit TSRT-arvot heijastavat heikentynyttä motorista kontrollia. Korkeammat TSRT-arvot viittaavat lisääntyneeseen spastisuuteen (yliaktiiviset refleksit), kun taas matalammat arvot viittaavat supistuneeseen nivelten liikelaajuuteen, jossa esiintyy epänormaalia lihasaktivaatiota.

μ (nopeusherkkyys)

μ-arvo mitataan sekunteina. Tämä mittari osoittaa, miten kasvava venytysnopeus vaikuttaa kynnysarvoon, jolla lihakset refleksiivisesti aktivoituvat, eli miten nopeampi venytys johtaa aikaisempaan refleksivasteeseen (pienemmillä nivelkulmilla). Pienempi μ-arvo viittaa vähentyneeseen venytysrefleksin herätettävyyteen, mikä tarkoittaa, että hermosto pystyy paremmin sopeutumaan vaihteleviin liikenopeuksiin. Tämä on merkki spastisuuden vähenemisestä.

DSRT (dynaamisen venytysrefleksin kynnysarvo)

Nämä ovat todellisia refleksikynnyksiä, jotka on mitattu tietyillä venytysnopeuksilla. Testaamalla useita nopeuksia ja piirtämällä DSRT:t, tutkijat voivat määrittää sekä TSRT:n (missä trendiviiva ylittää nollanopeuden) että μ:n (viivan kaltevuus).

Luotettavuus ja kliininen merkitys

MSM-järjestelmä osoittaa vahvaa luotettavuutta TSRT-mittauksissa, sillä se on johdonmukainen eri testaajien ja istuntojen välillä. Kliinisesti merkittävä parannus vastaa 6,8°-11,2°:n TSRT-muutoksia. Vaikka korkeammat TSRT-kulmat ja alhaisemmat μ-arvot viittaavat yleensä spastisuuden vähenemiseen ja parempaan motoriseen toimintaan kuntoutuksen jälkeen, kattavia luotettavuustietoja μ:stä ei ole vielä saatavilla.

Kliiniset toimenpiteet

Motorisen toiminnan ja spastisuuden arviointiin käytettiin kahta yleisesti käytettyä työkalua. Modifioidulla Ashworthin asteikolla (MAS) arvioidaan, kuinka paljon lihas kestää venytystä nopeudesta riippumatta. Siinä käytetään 6-portaista asteikkoa 0-4, jossa korkeampi pistemäärä tarkoittaa suurempaa vastustuskykyä. Vaikka MAS on nopea ja helppokäyttöinen, sen tarkkuus ja luotettavuus on rajallinen, erityisesti testattavasta lihaksesta riippuen.

Fugl-Meyer Assessment for the Upper Extremity (FMA-UE) on luotettavampi ja yksityiskohtaisempi väline. Se mittaa käsien ja käsivarsien liikkeitä, refleksejä ja koordinaatiota. Kokonaispistemäärä vaihtelee 0:sta 66:een, ja 66 vastaa normaalia liikettä. Tutkijat keräsivät myös erityisesti testin A-osion pistemäärät (36 pisteestä), joissa keskitytään olkapään ja kyynärpään liikkeisiin ja reflekseihin.

Tilastollinen analyysi

Tutkimuksessa käytettiin regressioanalyysia sen määrittämiseksi, kuinka paljon TSRT ja μ (riippumattomat muuttujat) selittivät yläraajojen toimintojen (FMA-UE-pisteet) vaihtelua. DSRT:t jätettiin pois, koska niitä käytettiin vain TSRT:n laskemiseen. Analyyseissä kontrolloitiin monikollineaarisuus (r≥0,7), heteroskedastisuus ja poikkeamat SPSS v29:n avulla (p<0,05). Näin määritettiin näiden spastisuusmittareiden ennustearvo motorisen vajaatoiminnan osalta.

Käytettyä tilastollista analyysia käsitellään yksityiskohtaisemmin kohdassa Puhu minulle nörttimäisesti.

Tulokset

Analyysi sisälsi tiedot 120 aivohalvauspotilaasta (keski-ikä 60,3 ± 13,7 vuotta), joilla oli iskeeminen/hemorraginen kortikaalinen tai subkortikaalinen vaurio, joka aiheutti hemiplegian/pareesin. Osallistujat edustivat akuuttia, subakuuttia ja kroonista toipumisvaihetta. Tärkeimmät havainnot:

• Kroonisessa vaiheessa oli huomattavasti enemmän miehiä
• Yläraajojen haittojen vakavuudessa ei ollut eroja eri vaiheissa.
• Ikäjakauma oli samanlainen eri ryhmissä

TSRT-erot aivohalvauksen eri vaiheissa

Analyysi osoitti merkittäviä eroja toonisen venytysrefleksin kynnysarvossa (TSRT) akuutin/varhaisen subakuutin (1-90 päivää), myöhäisen subakuutin ja kroonisen aivohalvauksen ryhmien välillä. Post hoc -vertailut osoittivat, että akuutin/varhaisen subakuutin ryhmän TSRT oli 16,64° korkeampi kuin kroonisen ryhmän, mikä viittaa suurempaan spastisuuteen varhaisessa vaiheessa aivohalvauksen jälkeen.

Nopeusherkkyys (μ) Tulokset

Nopeusherkkyydessä (μ) ei havaittu merkittäviä ryhmäeroja aivohalvausvaiheiden välillä. Tämä viittaa siihen, että venytysrefleksien ajoituksen mukautuminen liikenopeuteen pysyy johdonmukaisena koko palautumisen ajan.

Yleiskatsaus kliinisiin toimenpiteisiin

Vaikka yläraajojen kokonaistoiminta (FMA-UE yhteensä) pysyi samalla tavalla heikentyneenä eri toipumisvaiheissa, akuuteilla/subakuuteilla potilailla tahdonalaiset liikkeet (FMA-UE_A) olivat huomattavasti huonommat kuin kroonisilla potilailla, kun taas kroonisilla potilailla spastisuus oli vaikeampaa (MAS).

TSRT/μ:n ja kliinisten toimenpiteiden välinen suhde

Lämpökartta-analyysi paljasti spastisuuden ja motorisen toiminnan erilaiset suhteet aivohalvauksesta toipumisen aikana. Kaikilla potilailla korkeampi TSRT (refleksikynnys) korreloi lisääntyneen μ-nopeusherkkyyden kanssa, kun taas molemmat mittarit heikkenivät aivohalvauksen jälkeisen ajan ja spastisuuden vakavuuden myötä. Erityisesti μ:n vahva positiivinen yhteys tahdonalaiseen liikkumiseen viittaa siihen, että se kuvaa parhaiten varhaisia motorisen kontrollin puutteita.

• Akuutti/subakuutti: TSRT ja μ olivat läheisimmin yhteydessä toisiinsa, sillä molemmat olivat vahvasti sidoksissa MAS:ään ja kroonisuuteen, mikä korostaa niiden kliinistä merkitystä varhaisessa arvioinnissa.
• Myöhäis-subakuutti: Ainoastaan MAS ja motorinen kokonaistoiminta korreloivat negatiivisesti, mikä korostaa spastisuuden kasvavaa toiminnallista vaikutusta.
• Krooninen: TSRT korreloi sekä μ:n että yleisen toimintakyvyn (FMA-UE_total) kanssa, kun taas μ:n yhteys vapaaehtoiseen kontrolliin oli positiivinen mutta ei merkitsevä.

Moninkertaisen regressioanalyysin tulokset

Tutkijat käyttivät moninkertaista regressiota analysoidakseen, miten spastisuuden biomarkkerit aivohalvauksen jälkeen (TSRT ja μ-arvot) ennustavat yläraajojen motorisen heikkenemisen vaihtelua FMA-UE-ala-asteikolla mitattuna.

FMA-UE_A (Olkapään ja kyynärpään motorinen ohjaus)

Regressiomalli ennusti merkitsevästi 72,0 % FMA-UE_A-pisteiden vaihtelusta. Sekä TSRT että μ olivat merkittäviä ennustetekijöitä, mikä osoittaa, että korkeammat refleksikynnykset (TSRT) ja alhaisempi nopeusherkkyys (μ) olivat yhteydessä parempaan tahdonalaiseen liikkeenhallintaan.

FMA-UE_Total (Yläraajojen yleinen toiminta)

Malli selitti 68,7 % yläraajojen motorisen toiminnan kokonaisvarianssista. TSRT oli vahva ja merkitsevä ennustaja, kun taas μ ei vaikuttanut merkittävästi malliin. Tämä viittaa siihen, että vaikka TSRT on vahvasti yhteydessä yleiseen motoriseen palautumiseen, nopeusherkkyys (μ) ei vaikuta itsenäisesti yläraajan yleiseen toimintaan.

Kysymyksiä ja ajatuksia

Miksi tällä on merkitystä?

Tutkimusta varten:

Tämä tutkimus edistää moottorinohjauksen teoriaa osoittamalla, miten referenttiohjausteoria (Referent Control Theory, RCT) ratkaisee laskennallisten mallien keskeiset rajoitukset. RCT tarjoaa fysiologisesti perustellun viitekehyksen, jossa liike syntyy hermoston, tuki- ja liikuntaelimistön ominaisuuksien ja ympäristön asettamien rajoitusten välisestä vuorovaikutuksesta. RCT:n ytimenä on, että keskushermosto ohjaa liikettä säätelemällä lihasaktivaatiokynnyksiä (esim. TSRT) suhteessa nivelen asentoon sen sijaan, että se laskisi eksplisiittisiä motorisia käskyjä. Validoimalla TSRT:n ja μ:n spastisuuden biomarkkereiksi aivohalvauksen jälkeen tämä tutkimus paljastaa, miten heikentynyt kynnyssäätely johtaa spesifisiin liikepoikkeavuuksiin: spastisuus syntyy, kun kynnykset kiinnittyvät liiallisiin lihasten pituuksiin. Nämä oivallukset eivät ainoastaan selitä kliinisiä havaintoja, vaan ne ovat myös mahdollistaneet objektiivisten arviointivälineiden kehittämisen, mikä yhdistää teoreettiset periaatteet käytännön kuntoutusstrategioihin.

Kliinikoille:

Vaikka nykyiset välineet, kuten FMA ja MAS, ovatkin arvokkaita, ne antavat lähinnä laadullisia arvioita motorisesta heikkenemisestä. Aivan kuten fysioterapia sisältää yhä enemmän psykososiaalisia arviointeja yksityiskohtaisten haastattelujen ja lomakkeiden avulla, meidän on myös parannettava biologisia arviointivalmiuksiamme. TSRT ja μ osoittautuvat kliinisesti

validoituja spastisuuden biomarkkereita aivohalvauksen jälkeen, jotka voivat mullistaa hoidon:

• Tarjotaan objektiivista, mitattavissa olevaa tietoa.
• Tarkempien diagnoosien mahdollistaminen
• Henkilökohtaisten hoitosuunnitelmien ohjaaminen
• Toiminnallisten tulosten mahdollinen parantaminen

Puhu minulle nörttimäisesti

Tilastollinen analyysi selitetty

Tutkimuksessa käytettiin huolellisesti suunniteltua tilastollista lähestymistapaa sen ymmärtämiseksi, miten spastisuus (mitattuna TSRT:llä ja μ:llä) liittyy motoriseen palautumiseen aivohalvauksen jälkeen. Selvitetään, miksi kukin menetelmä valittiin ja mitä tulokset todella tarkoittavat.

Potilaiden ryhmittely toipumisvaiheen mukaan

Tutkijat jakoivat osallistujat aivohalvauksesta toipumisen kolmeen keskeiseen vaiheeseen: akuutti/varhainen subakuutti (1-90 päivää), myöhäinen subakuutti (91-180 päivää) ja krooninen (>180 päivää). Tämä erottelu on ratkaisevan tärkeää, koska aivojen kyky muuttua ja liikuntaongelmien luonne kehittyvät dramaattisesti näissä vaiheissa. Varhaisvaiheessa neuraaliset muutokset ovat nopeita, mutta motorinen kontrolli on epävakaa, kun taas kroonisessa vaiheessa liikemallit ovat vakiintuneempia (ja niitä on usein vaikeampi muuttaa).

Liikuntavammaisuuden luokittelu

Yläraajojen toiminta luokiteltiin FMA-UE-pisteiden avulla vaikeaan (0-20), keskivaikeaan (21-48) ja lievään (≥49) heikkenemiseen.

Oikeiden kuvailevien tilastojen valinta

Tutkijat käyttivät useita tilastollisia mittareita esittääkseen tietonsa tarkasti. Normaalisti jakautuneiden muuttujien osalta ne ilmoittivat keskiarvot ja keskihajonnat. Vinojen jakaumien tai poikkeaville tiedoille alttiiden tietojen käsittelyssä - mikä on yleistä aivohalvauksesta toipumista koskevissa tutkimuksissa, joissa potilaiden edistyminen vaihtelee usein suuresti - he käyttivät mediaaneja ja interkvartiilialueita. Lisäksi he sisällyttivät 95 prosentin luottamusvälit ilmoittaakseen arvioidensa tarkkuuden. Mediaani ja interkvartiiliväli osoittautuvat erityisen hyödyllisiksi näissä tilanteissa, koska ne tarjoavat vankemman keskitrendin mittarin, johon epätyypilliset tapaukset eivät vaikuta kohtuuttomasti.

Ryhmien vertailu tilastollisesti

Jatkuviin muuttujiin, kuten TSRT-arvoihin ja FMA-UE-pisteisiin palautumisvaiheiden välillä, käytettiin varianssianalyysiä (ANOVA). Tällä testillä selvitetään, onko kolmen palautusryhmän välillä merkittäviä eroja. Kategoristen tietojen, kuten sukupuolijakauman tai MAS:n vakavuusluokkien, osalta khiin neliö -testit olivat sopivampia. Post-hoc-testeihin sovellettava Bonferroni-korjaus - joka mahdollistaa ryhmien välisten erojen tarkemman tunnistamisen - toimii laadunvalvontatoimenpiteenä, joka vähentää väärien positiivisten tulosten mahdollisuutta, kun ryhmien välillä tehdään useita vertailuja.

Suhteiden ymmärtäminen korrelaation ja regression avulla

Pearsonin korrelaatioanalyysi osoitti, kuinka voimakkaasti eri muuttujat liikkuivat yhdessä - esimerkiksi, liittyivätkö korkeammat TSRT-arvot johdonmukaisesti matalampiin FMA-UE-pisteisiin. Korrelaatio ei kuitenkaan tarkoita syy-yhteyttä. Tässä vaiheessa moninkertainen regressio osoittautui korvaamattomaksi - se määritteli, kuinka suuri osa motorisen toiminnan vaihtelusta voitiin ennustaa spastisuusmittausten avulla, kun muut tekijät otettiin huomioon. Havainto, että TSRT ennusti 72 % tahdonalaisten liikkeiden varianssista (FMA-UE_A) ja 68,7 % kokonaistoiminnasta (FMA-UE_Total), on erityisen silmiinpistävä, mikä viittaa siihen, että TSRT:n avulla voidaan havaita jotain perustavanlaatuista aivohalvauksen jälkeisessä motorisessa kontrollissa.

Kotiin vietävät viestit

Tämä tutkimus vahvistaa, että TSRT (toonisen venytysrefleksin kynnysarvo) ja μ (nopeusherkkyys) ovat kliinisesti käyttökelpoisia spastisuuden biomarkkereita aivohalvauksen jälkeen, ja ne perustuvat referenssikontrolliteoriaan (RCT). Toisin kuin MAS:n kaltaiset perinteiset asteikot, nämä mittarit mittaavat objektiivisesti, miten aivohalvaus häiritsee hermoston lihasten aktivointikynnysten hallintaa.

Harjoitteluasi varten:

RCT:n kynnysarvoihin perustuva logiikka osoittaa, miksi liikkeiden uudelleenkoulutus onnistuu, kun terapeutit:

1. Koska TSRT-mittaus ei ole kliinisesti mahdollista useimmissa tilanteissa, tunnista toiminnalliset liikerajat huolellisen havainnoinnin avulla.
2. Suunnittele harjoitukset aluksi tälle ehjälle alueelle välttäen spastisuutta laukaisevia asentoja (joissa TSRT on patologisesti koholla).
3. Laajenna aktiivista aluetta asteittain kynnysarvon säätelyn parantuessa.

Jos haluat lisätietoa aivohalvauksen kuntoutuksesta, tutustu Physiotutorin katsausartikkeleihin aiheesta: (1) virtuaalitodellisuusharjoittelu käden toimintakyvyn palauttamiseksi ja (2 ) palautemuotojen vaikutus motoriseen uudelleenoppimiseen aivohalvauksen jälkeen.

Viite

Piscitelli D, Khayat J, Feldman AG, Levin MF. Tonisen venytysrefleksin kynnysarvon ja μ:n kliininen merkitys yläraajan spastisuuden ja motorisen vajaatoiminnan mittareina aivohalvauksen jälkeen. Neurorehabil Neural Repair. 2025 May;39(5):386-399. doi: 10.1177/15459683251318689. Epub 2025 Feb 13. PMID: 39945415; PMCID: PMC12065951.