Wprowadzenie

Udar mózgu często prowadzi do uporczywego upośledzenia czuciowo-ruchowego kończyny górnej (UL), a tradycyjna rehabilitacja wykazuje ograniczoną skuteczność - częściowo z powodu nieodpowiedniego ukierunkowania na podstawowe deficyty kontroli motorycznej. Obecne pomiary kliniczne często nie wychwytują subtelnych zmian w upośledzeniu, podkreślając potrzebę bardziej obiektywnych biomarkerów spastyczności po udarze.

Aby ugruntować praktykę kliniczną w teorii neurofizjologicznej, przeanalizujemy w tym przeglądzie dwie konkurencyjne ramy kontroli motorycznej i ich implikacje dla powrotu do zdrowia po udarze.

Podejście obliczeniowe - teoria ta porównuje kontrolę motoryczną do systemu robotycznego, w którym mózg wstępnie oblicza precyzyjne polecenia motoryczne (np. kąty stawów, siły mięśni) przy użyciu wewnętrznych modeli. Zakłada on, że układ nerwowy może odwrotnie obliczyć dokładne dane neuronowe potrzebne do wytworzenia pożądanego ruchu. Podejście to zmaga się jednak z podstawowymi realiami biologicznymi. Motoneurony działają na zasadzie progowej - albo się uruchamiają, albo nie, co uniemożliwia precyzyjne odwrotne zaprojektowanie poleceń dla działań takich jak skurcze izometryczne (np. naciskanie na nieruchomy obiekt) lub ruch, który może nie wywoływać aktywacji EMG. Ponadto model ten nie wyjaśnia, w jaki sposób ruchy płynnie dostosowują się do nieprzewidywalności w świecie rzeczywistym, takiej jak złapanie spadającego obiektu.

Referent Control Theory (RCT) - RCT zajmuje się ograniczeniami obliczeniowymi, proponując zasadniczo inną strategię: zamiast obliczać określone polecenia, układ nerwowy kontroluje ruch, dostosowując progi aktywacji (λ) dla mięśni. Wyobraź sobie λ jako wartość zadaną termostatu dla mięśni - tak jak grzejnik włącza się, gdy temperatura w pomieszczeniu spadnie poniżej jego progu, mięśnie aktywują się tylko wtedy, gdy są rozciągnięte powyżej ich λ (np. biceps aktywuje się przy zgięciu łokcia pod kątem 90 °). Progi te dynamicznie określają sposób, w jaki mięśnie reagują na interakcje środowiskowe, z Tonic Stretch

Próg odruchu (TSRT) - klinicznie mierzalny w kątach stawów - służy jako bezpośredni marker tego kontrolowanego systemu. Po udarze upośledzona regulacja progu objawia się spastycznością (gdy λ "utknie" na długich odcinkach mięśni, powodując spastyczność) lub osłabieniem (gdy λ nie może przejść na krótkie odcinki). Co najważniejsze, RCT wyjaśnia, dlaczego trening w nienaruszonej "strefie kontrolowanej" pacjenta (unikając progów spastyczności) poprawia kinematykę (Levin, 2023): dostosowuje terapię do wrodzonej logiki układu nerwowego opartej na progach.

Schematyczne przedstawienie mechanizmu progowego TSRT i jego implikacji klinicznych dla oceny spastyczności znajduje się na rysunku 1.

Cel badania: Zbadanie zależności między TSRT/μ a klinicznymi wynikami UL w zakresie spastyczności/funkcji motorycznych w ostrym/przewlekłym udarze mózgu, sprawdzenie, czy miary te lepiej odzwierciedlają deficyty czuciowo-ruchowe i dostarczają biomarkerów spastyczności po udarze mózgu.

Metody

W badaniu przeanalizowano pomiary fizjologiczne i kliniczne zebrane z ośmiu badań. Pomiary fizjologiczne obejmowały kąt progu tonicznego odruchu rozciągania (TSRT) i μ (czułość na prędkość), podczas gdy oceny kliniczne obejmowały Zmodyfikowaną Skalę Ashwortha (MAS) dla spastyczności i Ocenę Fugl-Meyer dla Kończyny Górnej (FMA-UE) dla upośledzenia ruchowego.

Trzy badania obejmowały wielokrotne oceny na uczestnika (≥3 oceny przed/po). Dwa dodatkowe badania obejmowały dwie oceny na uczestnika (przed/po), a trzy inne obejmowały pojedyncze oceny.

Przedmiot

Do badania włączono osoby w wieku od 18 do 80 lat z udarem niedokrwiennym lub krwotocznym w jednej z półkul, w wyniku którego wystąpił niedowład ramienia (wynik w skali Chedoke-McMaster Arm Scale 2- 6/7). Zakwalifikowani uczestnicy mogli dobrowolnie zgiąć lub wyprostować łokieć pod kątem co najmniej 30° i wykazywali zwiększony opór na bierne rozciąganie zginaczy łokcia (zmodyfikowana skala Ashwortha > 1). Większość uczestników (sześć badań) znajdowała się w przewlekłej fazie udaru (>6 miesięcy po udarze). Dane demograficzne (tj. wiek, płeć, przewlekły charakter udaru, typ i lokalizacja/stronę uszkodzenia) zebrano z każdego badania i przedstawiono w tabeli 1.

Podejście pomiarowe

W badaniach mierzono spastyczność za pomocą Montreal Spasticity Measure (RUCH), który łączy czujniki EMG na bicepsie i tricepsie z elektrogoniometrem w celu śledzenia ruchów łokcia. Ramiona uczestników były biernie rozciągane z różną prędkością, podczas gdy reakcje mięśni były rejestrowane. Metoda ta umożliwiła obliczenie dwóch krytycznych biomarkerów spastyczności po udarze: progu tonicznego odruchu rozciągania (TSRT) i czułości prędkości (μ).

Wyjaśnienie kluczowych wskaźników

TSRT (próg tonicznego odruchu rozciągania)

Mierzony w stopniach, TSRT reprezentuje kąt stawu - przy łokciu - przy którym mięsień zaczyna opierać się rozciąganiu bez przyłożonej prędkości ruchu. U osób, które doświadczyły udaru mózgu, nieprawidłowe wartości TSRT odzwierciedlają zaburzenia kontroli motorycznej. Wyższe wartości TSRT sugerują zwiększoną spastyczność (nadaktywne odruchy), podczas gdy niższe wartości wskazują na zmniejszony zakres stawu, w którym występuje nieprawidłowa aktywacja mięśni.

μ (Czułość na prędkość)

Wartość μ jest mierzona w sekundach. Ta metryka wskazuje, w jaki sposób rosnące prędkości rozciągania wpływają na próg, przy którym mięśnie odruchowo się aktywują - czyli w jaki sposób szybsze rozciąganie prowadzi do wcześniejszych reakcji odruchowych (przy mniejszych kątach stawów). Niższa wartość μ sugeruje zmniejszoną pobudliwość odruchu rozciągania, co oznacza, że układ nerwowy jest w stanie lepiej dostosować się do zmiennych prędkości ruchu. Jest to oznaka zmniejszonej spastyczności.

DSRT (próg dynamicznego odruchu rozciągania)

Są to rzeczywiste progi odruchu mierzone przy określonych prędkościach rozciągania. Testując wiele prędkości i wykreślając DSRT, badacze mogą określić zarówno TSRT (gdzie linia trendu przecina prędkość zerową), jak i μ (nachylenie linii).

Niezawodność i znaczenie kliniczne

System MSM wykazuje dużą niezawodność w pomiarach TSRT, wykazując spójność między testerami i sesjami. Klinicznie znacząca poprawa odpowiada zmianom TSRT o 6,8°-11,2°. Podczas gdy wyższe kąty TSRT i niższe wartości μ ogólnie wskazują na zmniejszoną spastyczność i lepszą funkcję motoryczną po rehabilitacji, kompleksowe dane dotyczące wiarygodności μ pozostają niedostępne.

Środki kliniczne

Do oceny funkcji motorycznych i spastyczności wykorzystano dwa powszechnie stosowane narzędzia. Zmodyfikowana Skala Ashwortha (MAS) ocenia, jak bardzo mięsień opiera się rozciąganiu, niezależnie od prędkości. Wykorzystuje on 6-stopniową skalę od 0 do 4, gdzie wyższe wyniki oznaczają większą odporność. Chociaż jest szybki i łatwy w użyciu, MIĘSIEŃ ma ograniczoną dokładność i niezawodność, szczególnie w zależności od testowanego mięśnia.

Fugl-Meyer Assessment for the Upper Kończyna (FMA-UE) jest bardziej wiarygodnym i szczegółowym narzędziem. Mierzy ruchy ramion i dłoni, refleks i koordynację. Całkowity wynik waha się od 0 do 66, przy czym 66 oznacza normalny ruch. Naukowcy zebrali również wyniki sekcji A testu (z 36 punktów), która koncentruje się na ruchach barków i łokci oraz refleksie.

Analiza statystyczna

W badaniu wykorzystano analizę regresji w celu określenia, w jakim stopniu TSRT i μ (zmienne niezależne) wyjaśniały wariancję funkcji kończyny górnej (wyniki FMA-UE). DSRT zostały wykluczone, ponieważ były używane tylko do obliczania TSRT. Analizy kontrolowane pod kątem wieloliniowości (r≥0,7), heteroscedastyczności i wartości odstających przy użyciu SPSS v29 (p<0,05). W ten sposób określono wartość predykcyjną tych miar spastyczności dla upośledzenia ruchowego.

Zastosowana analiza statystyczna zostanie omówiona bardziej szczegółowo w sekcji Talk nerdy to me.

Wyniki

Analiza obejmowała dane 120 pacjentów z udarem mózgu (średni wiek 60,3±13,7 lat) z niedokrwiennymi/krwotocznymi zmianami korowymi lub podkorowymi powodującymi niedowład połowiczy/porażenie połowicze. Uczestnicy znajdowali się w ostrej, podostrej i przewlekłej fazie powrotu do zdrowia. Kluczowe ustalenia:

• W fazie przewlekłej było znacznie więcej mężczyzn.
• Brak różnic w nasileniu upośledzenia kończyn górnych w poszczególnych fazach
• Rozkład wieku w grupach był podobny

Różnice TSRT w poszczególnych fazach udaru mózgu

Analiza wykazała znaczące różnice w progu tonicznego odruchu rozciągania (TSRT) w grupach ostrego/wczesnego podostrego (1-90 dni), późnego podostrego i przewlekłego udaru mózgu. Porównania post hoc wykazały, że w grupie ostrej/wczesnej podostrej TSRT był o 16,64° wyższy niż w grupie przewlekłej, co wskazuje na większą spastyczność we wczesnym okresie po udarze.

Sensytyzacja prędkości (μ) Wyniki

Nie stwierdzono istotnych różnic między grupami w zakresie sensytyzacji prędkości (μ) w poszczególnych fazach udaru. Sugeruje to, że adaptacje czasowe odruchu rozciągania do prędkości ruchu pozostają spójne przez cały okres powrotu do zdrowia.

Przegląd pomiarów klinicznych

Podczas gdy ogólna funkcja kończyny górnej (FMA-UE ogółem) pozostawała podobnie upośledzona we wszystkich fazach powrotu do zdrowia, pacjenci w stanie ostrym/podostrym wykazywali znacznie gorszy ruch dobrowolny (FMA-UE_A) niż pacjenci przewlekli, podczas gdy przypadki przewlekłe wykazywały bardziej nasiloną spastyczność (MAS).

Związek między TSRT/μ a pomiarami klinicznymi

Analiza mapy cieplnej ujawniła różne zależności między spastycznością a funkcjami motorycznymi w trakcie powrotu do zdrowia po udarze. U wszystkich pacjentów wyższy TSRT (próg odruchu) korelował ze zwiększoną czułością prędkości μ, podczas gdy obie miary zmniejszały się wraz z czasem po udarze i nasileniem spastyczności. Warto zauważyć, że silny pozytywny związek μ z ruchem dobrowolnym sugeruje, że najlepiej oddaje on wczesne deficyty kontroli motorycznej.

• Ostry/podostry: TSRT i μ wykazały najściślejsze powiązanie z MAS i przewlekłością, podkreślając ich znaczenie kliniczne we wczesnej ocenie.
• Późne podostre: Jedynie MAS i całkowita funkcja motoryczna korelowały ujemnie, podkreślając rosnący wpływ funkcjonalny spastyczności.
• Przewlekły: TSRT korelował zarówno z μ, jak i ogólną funkcją (FMA-UE_total), podczas gdy związek μ z dobrowolną kontrolą wykazywał tendencję dodatnią, ale nieistotną.

Wyniki analizy regresji wielokrotnej

Badacze wykorzystali regresję wielokrotną, aby przeanalizować, w jaki sposób biomarkery spastyczności po udarze (wartości TSRT i μ) przewidują wariancję upośledzenia ruchowego kończyn górnych, mierzoną podskalami FMA-UE.

FMA-UE_A (Kontrola motoryczna barków i łokci)

Model regresji znacząco przewidział 72,0% wariancji wyników FMA-UE_A. Zarówno TSRT, jak i μ były istotnymi predyktorami, wskazując, że wyższe progi odruchu (TSRT) i niższa sensytyzacja prędkości (μ) były związane z lepszą dobrowolną kontrolą ruchu.

FMA-UE_Total (ogólna funkcja kończyny górnej)

Model ten odpowiadał za 68,7% wariancji całkowitej funkcji motorycznej kończyny górnej. TSRT był silnym i znaczącym czynnikiem prognostycznym, podczas gdy μ nie miało znaczącego wpływu na model. Sugeruje to, że podczas gdy TSRT jest silnie powiązany z ogólnym powrotem do zdrowia, sensytyzacja prędkości (μ) nie wpływa niezależnie na globalną funkcję kończyny górnej.

Pytania i przemyślenia

Dlaczego ma to znaczenie?

Do badań:

Badanie to rozwija teorię kontroli motorycznej, pokazując, w jaki sposób Referent Control Theory (RCT) rozwiązuje kluczowe ograniczenia modeli obliczeniowych. RCT zapewnia fizjologicznie ugruntowane ramy, w których ruch powstaje poprzez interakcje między układem nerwowym, właściwościami mięśniowo-szkieletowymi i ograniczeniami środowiskowymi. W swoim rdzeniu RCT zakłada, że OUN kontroluje ruch poprzez regulację progów aktywacji mięśni (np. TSRT) w stosunku do stawu, zamiast obliczać wyraźne polecenia motoryczne. Poprzez walidację TSRT i μ jako biomarkerów spastyczności po udarze, badania te ujawniają, w jaki sposób upośledzona regulacja progu prowadzi do specyficznych nieprawidłowości w ruchu: spastyczność pojawia się, gdy progi ustalają się na nadmiernych długościach mięśni. Te spostrzeżenia nie tylko wyjaśniają obserwacje kliniczne, ale także umożliwiły opracowanie obiektywnych narzędzi oceny, łączących zasady teoretyczne z praktycznymi strategiami rehabilitacji.

Dla klinicystów:

Obecne narzędzia, takie jak FMA i MAS, choć wartościowe, zapewniają przede wszystkim jakościową ocenę upośledzenia ruchowego. Tak jak fizjoterapia w coraz większym stopniu uwzględnia ocenę psychospołeczną poprzez szczegółowe wywiady i formularze, musimy również zwiększyć nasze możliwości oceny biologicznej. TSRT i μ wyłaniają się jako klinicznie

zweryfikowane biomarkery spastyczności po udarze mózgu, oferujące potencjał do zrewolucjonizowania leczenia:

• Oferowanie obiektywnych, wymiernych danych
• Umożliwienie bardziej precyzyjnych diagnoz
• Prowadzenie spersonalizowanych planów leczenia
• Potencjalna poprawa wyników funkcjonalnych

Porozmawiaj ze mną

Wyjaśnienie analizy statystycznej

W badaniu wykorzystano starannie zaprojektowane podejście statystyczne, aby zrozumieć, w jaki sposób spastyczność (mierzona za pomocą TSRT i μ) wiąże się z powrotem do zdrowia po udarze. Przeanalizujmy, dlaczego wybrano każdą metodę i co tak naprawdę oznaczają wyniki.

Grupowanie pacjentów według fazy powrotu do zdrowia

Badacze podzielili uczestników na trzy kluczowe etapy powrotu do zdrowia po udarze: ostry/wczesny podostry (1-90 dni), późny podostry (91-180 dni) i przewlekły (>180 dni). To rozdzielenie jest kluczowe, ponieważ zdolność mózgu do zmian i natura problemów z ruchem ewoluują dramatycznie w tych fazach. Wczesne fazy wykazują szybkie zmiany neuronalne, ale niestabilną kontrolę motoryczną, podczas gdy fazy przewlekłe ujawniają bardziej ugruntowane (i często trudniejsze do zmodyfikowania) wzorce ruchu.

Kategoryzacja upośledzenia motorycznego

Funkcja kończyny górnej została sklasyfikowana przy użyciu wyników FMA-UE w kategoriach ciężkiego (0-20), umiarkowanego (21-48) i łagodnego (≥49) upośledzenia.

Wybór odpowiednich statystyk opisowych

Badacze zastosowali wiele miar statystycznych, aby dokładnie przedstawić swoje dane. W przypadku zmiennych o rozkładzie normalnym podano średnie wraz z odchyleniami standardowymi. W przypadku skośnych rozkładów lub danych odstających - co jest częstym zjawiskiem w badaniach dotyczących powrotu do zdrowia po udarze mózgu, w których pacjenci często wykazują bardzo zróżnicowane postępy - wykorzystano mediany z przedziałami międzykwartylowymi. Dodatkowo uwzględnili 95% przedziały ufności, aby wskazać precyzję swoich szacunków. Mediana i zakres międzykwartylowy okazują się szczególnie przydatne w tych scenariuszach, ponieważ zapewniają bardziej solidną miarę tendencji centralnej, na którą nie wpływają nadmiernie nietypowe przypadki.

Statystyczne porównywanie grup

W przypadku zmiennych ciągłych, takich jak wartości TSRT i wyniki FMA-UE w różnych fazach powrotu do zdrowia, zastosowano analizę wariancji (ANOVA). Test ten określa, czy istnieją jakiekolwiek znaczące różnice między trzema grupami powrotu do zdrowia. W przypadku danych kategorycznych, takich jak rozkład płci lub kategorie ciężkości MAS, bardziej odpowiednie były testy chi-kwadrat. Korekta Bonferroniego zastosowana do testów post-hoc - pozwalająca na bardziej precyzyjną identyfikację różnic między grupami - działa jako środek kontroli jakości, zmniejszając ryzyko fałszywie pozytywnych wyników podczas wielokrotnych porównań między grupami.

Zrozumienie relacji poprzez korelację i regresję

Analiza korelacji Pearsona wykazała, jak silnie różne zmienne łączyły się ze sobą - na przykład, czy wyższy TSRT konsekwentnie wiązał się z niższymi wynikami FMA-UE. Korelacja nie oznacza jednak związku przyczynowego. W tym miejscu regresja wielokrotna stała się nieoceniona - określiła ilościowo, jak dużą część zmienności funkcji motorycznych można faktycznie przewidzieć na podstawie pomiarów spastyczności, przy jednoczesnym uwzględnieniu innych czynników. Odkrycie, że TSRT przewidział 72% wariancji ruchu dobrowolnego (FMA-UE_A) i 68,7% ogólnej funkcji (FMA-UE_Total) jest szczególnie uderzające, co sugeruje, że TSRT uchwycił coś fundamentalnego w kontroli motorycznej po udarze.

Przesłania na przyszłość

Badanie to potwierdza, że TSRT (próg tonicznego odruchu na rozciąganie) i μ (czułość na prędkość) są klinicznie użytecznymi biomarkerami spastyczności po udarze, opartymi na Teorii Kontroli Odniesienia (RCT). W przeciwieństwie do tradycyjnych skal, takich jak MAS, środki te obiektywnie kwantyfikują, w jaki sposób udar zakłóca układ nerwowy kontrolujący progi aktywacji mięśni.

Dla Twojej praktyki:

Oparta na progach logika RCT pokazuje, dlaczego retraining ruchu jest skuteczny w przypadku terapeutów:

1. Ponieważ pomiar TSRT nie jest klinicznie wykonalny w większości warunków, należy zidentyfikować funkcjonalne granice ruchu poprzez uważną obserwację.
2. Początkowo należy projektować ćwiczenia w tej nienaruszonej strefie, unikając pozycji wyzwalających spastyczność (w których TSRT jest patologicznie podwyższony).
3. Progresja zakresu aktywacji wraz z poprawą regulacji progowej

Aby uzyskać dodatkowe informacje na temat rehabilitacji po udarze mózgu, zapoznaj się z artykułami przeglądowymi Physiotutors na temat: (1) trening w wirtualnej rzeczywistości dla powrotu funkcji ręki do zdrowia  oraz (2) wpływ modalności sprzężenia zwrotnego na ponowne uczenie się motoryczne po udarze mózgu.

Odniesienie

Piscitelli D, Khayat J, Feldman AG, Levin MF. Znaczenie kliniczne progu tonicznego odruchu rozciągania i μ jako miary spastyczności kończyny górnej i upośledzenia ruchowego po udarze. Neurorehabil Neural Repair. 2025 May;39(5):386-399. doi: 10.1177/15459683251318689. Epub 2025 Feb 13. PMID: 39945415; PMCID: PMC12065951.