Inledning

Stroke leder ofta till ihållande sensomotoriska funktionsnedsättningar i övre extremiteterna (UL), och traditionell rehabilitering har visat sig ha begränsad effektivitet - delvis på grund av otillräcklig inriktning på underliggande motoriska kontrollbrister. Nuvarande kliniska mått misslyckas ofta med att fånga upp subtila förändringar i funktionsnedsättningen, vilket understryker behovet av mer objektiva biomarkörer för spasticitet efter stroke.

För att grunda klinisk praxis i neurofysiologisk teori kommer vi i denna översikt att analysera två konkurrerande ramverk för motorisk kontroll och deras konsekvenser för återhämtning från stroke.

Beräkningsansatsen - Denna teori jämför rörelsekontroll med ett robotsystem, där hjärnan i förväg beräknar exakta motoriska kommandon (t.ex. ledvinklar, muskelkrafter) med hjälp av interna modeller. Det förutsätter att nervsystemet omvänt kan beräkna de exakta neurala ingångar som behövs för att producera en önskad rörelse. Detta tillvägagångssätt har dock svårt att hantera grundläggande biologiska realiteter. Motoneuroner fungerar enligt tröskelprinciper - antingen utlöses de eller inte - vilket gör det omöjligt att exakt omvända kommandon för åtgärder som isometriska sammandragningar (t.ex. att trycka mot ett orörligt föremål) eller rörelser som kanske inte utlöser EMG-aktivitet. Dessutom kan modellen inte förklara hur rörelser smidigt anpassas till oförutsägbarhet i verkligheten, till exempel när man fångar ett fallande föremål.

Referent Control Theory (RCT) - RCT hanterar beräkningsbegränsningar genom att föreslå en fundamentalt annorlunda strategi: i stället för att beräkna specifika kommandon styr nervsystemet rörelsen genom att justera aktiveringströsklarna (λ) för musklerna. Tänk dig λ som ett termostatbörvärde för muskler - precis som ett element slås på när rumstemperaturen sjunker under tröskelvärdet, aktiveras muskler endast när de sträcks över λ (t.ex. en biceps som aktiveras vid 90° armbågsflexion). Dessa tröskelvärden avgör dynamiskt hur musklerna reagerar på miljöinteraktioner, med Tonic Stretch

Reflex Threshold (TSRT) - kliniskt mätbar i ledvinklar - fungerar som en direkt markör för detta kontrollsystem. Efter stroke visar sig försämrad tröskelreglering som spasticitet (när λ "fastnar" vid långa muskellängder, vilket orsakar spasticitet) eller svaghet (när λ inte kan växla till korta längder). RCT förklarar varför träning inom en patients intakta "aktiva kontrollzon" (undvikande av spasticitetströsklar) förbättrar kinematiken (Levin, 2023): det anpassar behandlingen till nervsystemets medfödda tröskelbaserade logik.

Se figur 1 för en schematisk bild av TSRT:s tröskelbaserade mekanism och dess kliniska konsekvenser för bedömning av spasticitet.

Syfte med studien: Undersöka sambanden mellan TSRT/μ och kliniska UL-poäng för spasticitet/motorisk funktion vid akut/kronisk stroke, testa om dessa mått bättre återspeglar sensomotoriska brister och tillhandahålla biomarkörer för spasticitet efter stroke.

Metoder

I studien analyserades fysiologiska och kliniska mått som samlats in från åtta studier. De fysiologiska måtten omfattade TSRT-vinkeln (tonic stretch reflex threshold) och μ (velocity sensitivity), medan de kliniska bedömningarna omfattade MAS (Modified Ashworth Scale) för spasticitet och FMA-UE (Fugl-Meyer Assessment for Upper Extremity) för motorisk funktionsnedsättning.

Tre studier omfattade flera utvärderingar per deltagare (≥3 bedömningar före/efter). Ytterligare två studier innehöll två utvärderingar per deltagare (före/efter), och tre andra innehöll enstaka utvärderingar.

Ämnet

I studien ingick personer i åldern 18-80 år med ischemisk eller hemorragisk stroke i endera hjärnhalvan, vilket resulterade i armförlamning (Chedoke-McMaster Arm Scale score 2- 6/7). Deltagarna kunde frivilligt böja eller sträcka ut armbågen minst 30° och uppvisade ökat motstånd mot passiv sträckning i armbågsflexorerna (Modified Ashworth Scale > 1). De flesta deltagarna (sex studier) befann sig i den kroniska fasen av stroke (>6 månader efter stroke). Demografiska data (dvs. ålder, kön, strokekronicitet, typ och lesionens placering/sida) samlades in från varje studie och presenteras i tabell 1.

Tillvägagångssätt för mätningar

I studierna mättes spasticitet med Montreal Spasticity Measure (MSM), som kombinerar EMG-sensorer på biceps och triceps med en elektrogoniometer för att spåra armbågsrörelser. Deltagarnas armar sträcktes passivt i varierande hastigheter medan muskelresponsen registrerades. Denna metod möjliggjorde beräkning av två viktiga biomarkörer för spasticitet efter stroke: tröskelvärdet för tonisk sträckreflex (TSRT) och hastighetskänslighet (μ).

Förklaring av nyckeltal

TSRT (Tonic Stretch Reflex Threshold)

TSRT mäts i grader och representerar den ledvinkel - vid armbågen - där en muskel börjar motstå töjning utan att någon rörelsehastighet tillämpas. Hos personer som har drabbats av stroke återspeglar onormala TSRT-värden försämrad motorisk kontroll. Högre TSRT-värden tyder på ökad spasticitet (överaktiva reflexer), medan lägre värden tyder på ett minskat ledomfång där onormal muskelaktivering förekommer.

μ (hastighetskänslighet)

μ-värdet mäts i sekunder. Detta mått visar hur ökande stretchhastigheter påverkar tröskeln för när musklerna aktiveras reflexmässigt - det vill säga hur snabbare stretchning leder till tidigare reflexsvar (vid mindre ledvinklar). Ett lägre μ-värde tyder på minskad retbarhet hos stretchreflexen, vilket innebär att nervsystemet har bättre förmåga att anpassa sig till varierande rörelsehastigheter. Detta är ett tecken på minskad spasticitet.

DSRT (Dynamic Stretch Reflex Threshold)

Detta är de faktiska reflextrösklar som mäts vid specifika sträckningshastigheter. Genom att testa flera hastigheter och plotta DSRT kan forskarna fastställa både TSRT (där trendlinjen korsar nollhastigheten) och μ (linjens lutning).

Tillförlitlighet och klinisk betydelse

MSM-systemet uppvisar en hög tillförlitlighet för TSRT-mätningar, som är konsekventa mellan olika testare och sessioner. En kliniskt meningsfull förbättring motsvarar TSRT-förändringar på 6,8°-11,2°. Medan högre TSRT-vinklar och lägre μ-värden i allmänhet indikerar minskad spasticitet och bättre motorisk funktion efter rehabilitering, finns det fortfarande inga heltäckande tillförlitlighetsdata för μ.

Kliniska åtgärder

Två vanligt förekommande verktyg användes för att bedöma motorisk funktion och spasticitet. Den modifierade Ashworth-skalan (MAS) mäter hur mycket en muskel står emot att töjas, oavsett hastighet. Den använder en 6-gradig skala från 0 till 4, där högre poäng innebär mer motstånd. Även om det är snabbt och enkelt att använda har MAS begränsad noggrannhet och tillförlitlighet, särskilt beroende på vilken muskel som testas.

Fugl-Meyer Assessment for the Upper Extremity (FMA-UE) är ett mer tillförlitligt och detaljerat verktyg. Den mäter arm- och handrörelser, reflexer och koordination. Den totala poängen sträcker sig från 0 till 66, där 66 motsvarar normal rörelse. Forskarna samlade också specifikt in poäng för avsnitt A i testet (av 36 poäng), som fokuserar på axel- och armbågsrörelser samt reflexer.

Statistisk analys

I studien användes regressionsanalys för att fastställa hur mycket TSRT och μ (oberoende variabler) förklarade variansen i funktion i övre extremiteterna (FMA-UE-poäng). DSRT exkluderades eftersom de endast användes för att beräkna TSRT. Analyserna kontrollerades för multikollinearitet (r≥0,7), heteroskedasticitet och extremvärden med hjälp av SPSS v29 (p<0,05). Detta fastställde det prediktiva värdet av dessa spasticitetsmått för motorisk funktionsnedsättning.

Den statistiska analys som använts kommer att diskuteras mer i detalj i avsnittet Talk nerdy to me.

Resultat

Analysen omfattade data från 120 strokepatienter (medelålder 60,3±13,7 år) med ischemiska/hemorragiska kortikala eller subkortikala lesioner som orsakade hemiplegi/pares. Deltagarna spände över akuta, subakuta och kroniska återhämtningsfaser. Viktiga resultat:

• Den kroniska fasen hade betydligt fler män
• Inga skillnader i svårighetsgrad av funktionsnedsättning i övre extremiteterna mellan faserna
• Åldersfördelningen var likartad i de olika grupperna

TSRT-skillnader mellan olika strokefaser

Analysen visade på signifikanta skillnader i Tonic Stretch Reflex Threshold (TSRT) mellan grupperna akut/tidig subakut (1-90 dagar), sen subakut och kronisk stroke. Post hoc-jämförelser visade att den akuta/tidigt subakuta gruppen hade 16,64° högre TSRT än den kroniska gruppen, vilket tyder på större spasticitet tidigt efter stroke.

Hastighetskänslighet (μ) Resultat

Inga signifikanta gruppskillnader hittades för hastighetskänslighet (μ) över strokefaserna. Detta tyder på att anpassningen av stretchreflexernas timing till rörelsehastigheten förblir konsekvent under återhämtningen.

Översikt över kliniska mätningar

Medan den totala funktionen i de övre extremiteterna (FMA-UE total) förblev lika nedsatt under återhämtningsfaserna, uppvisade akuta/subakuta patienter signifikant sämre viljemässiga rörelser (FMA-UE_A) än kroniska patienter, medan kroniska fall uppvisade svårare spasticitet (MAS).

Förhållandet mellan TSRT/μ och kliniska mätningar

Värmekartanalysen avslöjade distinkta samband mellan spasticitet och motorisk funktion under återhämtningen från stroke. Hos alla patienter korrelerade högre TSRT (reflextröskelvärde) med ökad μ-hastighetskänslighet, medan båda måtten minskade med tiden efter stroke och spasticitetens svårighetsgrad. Särskilt μ:s starka positiva koppling till frivilliga rörelser tyder på att det bäst fångar upp tidiga brister i motorisk kontroll.

• Akut/subakut: TSRT och μ uppvisade den närmaste kopplingen med båda starkt knutna till MAS och kronicitet, vilket understryker deras kliniska relevans för tidig bedömning.
• Sent subakut: Endast MAS och total motorisk funktion korrelerade negativt, vilket belyser spasticitetens växande funktionella påverkan.
• Kronisk: TSRT korrelerade med både μ och övergripande funktion (FMA-UE_total) medan μ:s koppling till frivillig kontroll hade en positiv men icke-signifikant trend.

Resultat av multipel regressionsanalys

Forskarna använde multipel regression för att analysera hur biomarkörer för spasticitet efter stroke (TSRT och μ-värden) förutsäger varians i motorisk funktionsnedsättning i övre extremiteterna, mätt med FMA-UE-delskalor.

FMA-UE_A (Motorstyrning av axlar och armbågar)

Regressionsmodellen förutspådde signifikant 72,0% av variansen i FMA-UE_A-poäng. Både TSRT och μ var signifikanta prediktorer, vilket tyder på att högre reflextrösklar (TSRT) och lägre hastighetskänslighet (μ) var förknippade med bättre kontroll av frivilliga rörelser.

FMA-UE_Total (Övergripande funktion i övre extremiteterna)

Modellen förklarade 68,7% av variansen i den totala motoriska funktionen i de övre extremiteterna. TSRT var en stark och signifikant prediktor, medan μ inte bidrog på ett meningsfullt sätt till modellen. Detta tyder på att medan TSRT är starkt kopplat till den övergripande motoriska återhämtningen, har hastighetskänsligheten (μ) inte någon oberoende inverkan på den globala funktionen i övre extremiteten.

Frågor och funderingar

Varför är detta viktigt?

För forskning:

Denna studie utvecklar motorisk kontrollteori genom att visa hur Referent Control Theory (RCT) löser viktiga begränsningar i beräkningsmodeller. RCT ger ett fysiologiskt grundat ramverk där rörelse uppstår genom interaktioner mellan nervsystemet, muskuloskeletala egenskaper och miljöbegränsningar. RCT utgår från att CNS styr rörelser genom att reglera tröskelvärden för muskelaktivering (t.ex. TSRT) i förhållande till ledens position, snarare än att beräkna explicita motoriska kommandon. Genom att validera TSRT och μ som biomarkörer för spasticitet efter stroke visar denna forskning hur försämrad tröskelreglering leder till specifika rörelseavvikelser: spasticitet uppstår när trösklar fixeras vid alltför långa muskellängder. Dessa insikter förklarar inte bara kliniska observationer utan har också möjliggjort utvecklingen av objektiva bedömningsverktyg som förenar teoretiska principer med praktiska rehabiliteringsstrategier.

För kliniker:

Nuvarande verktyg som FMA och MAS är visserligen värdefulla, men de ger främst kvalitativa bedömningar av motorisk funktionsnedsättning. Precis som sjukgymnastiken i allt högre grad införlivar psykosociala utvärderingar genom detaljerade intervjuer och formulär, måste vi också förbättra våra biologiska bedömningsmöjligheter. TSRT och μ framstår som kliniskt

validerade biomarkörer för spasticitet efter stroke, vilket ger potential att revolutionera behandlingen genom

• Erbjuda objektiva, kvantifierbara data
• Möjliggör mer exakta diagnoser
• Vägledning för personliga behandlingsplaner
• Potentiellt förbättrade funktionella resultat

Prata nördigt med mig

Förklaring av statistisk analys

I studien användes en noggrant utformad statistisk metod för att förstå hur spasticitet (mätt med TSRT och μ) förhåller sig till motorisk återhämtning efter stroke. Låt oss gå igenom varför varje metod valdes och vad resultaten egentligen betyder.

Gruppering av patienter efter återhämtningsfas

Forskarna delade in deltagarna i tre viktiga stadier av strokeåterhämtning: akut/tidigt subakut (1-90 dagar), sent subakut (91-180 dagar) och kronisk (>180 dagar). Denna åtskillnad är avgörande eftersom hjärnans förmåga till förändring och rörelseproblemens karaktär utvecklas dramatiskt under dessa faser. Tidiga faser visar snabba neurala förändringar men instabil motorisk kontroll, medan kroniska faser avslöjar mer etablerade (och ofta svårare att modifiera) rörelsemönster.

Kategorisering av motorisk funktionsnedsättning

Funktionen i de övre extremiteterna klassificerades med hjälp av FMA-UE-poäng i kategorierna svår (0-20), måttlig (21-48) och lindrig (≥49) funktionsnedsättning.

Att välja rätt beskrivande statistik

Forskarna använde sig av flera statistiska mått för att korrekt återge sina data. För normalfördelade variabler rapporterades medelvärden tillsammans med standardavvikelser. När man hanterade skeva fördelningar eller data med avvikande värden - en vanlig företeelse i studier av strokeåterhämtning där patienterna ofta uppvisar mycket varierande framsteg - använde man sig av medianer med interkvartila intervall. Dessutom inkluderade de 95% konfidensintervall för att ange precisionen i sina uppskattningar. Medianen och det interkvartila intervallet är särskilt användbara i dessa scenarier eftersom de ger ett mer robust mått på den centrala tendensen som inte påverkas i onödan av atypiska fall.

Jämföra grupper statistiskt

För kontinuerliga variabler som TSRT-värden och FMA-UE-poäng över återhämtningsfaserna användes variansanalys (ANOVA). Detta test identifierar om det finns några signifikanta skillnader mellan de tre återhämtningsgrupperna. För kategoriska data som könsfördelning eller MAS svårighetsgrad var chi-två-test mer lämpliga. Bonferroni-korrigeringen som tillämpas på post hoc-tester - vilket möjliggör en mer exakt identifiering av skillnader mellan grupper - fungerar som en kvalitetskontrollåtgärd och minskar risken för falskt positiva resultat när man gör flera jämförelser mellan grupper.

Förstå samband genom korrelation och regression

Pearsons korrelationsanalys visade hur starkt olika variabler samverkade - till exempel om högre TSRT konsekvent förknippades med lägre FMA-UE-poäng. Korrelation innebär dock inte orsakssamband. Det var här multipel regression blev ovärderlig - den kvantifierade hur stor del av variationen i motorisk funktion som faktiskt kunde förutsägas av spasticitetsmått samtidigt som andra faktorer beaktades. Resultatet att TSRT förutspådde 72% av variansen i frivilliga rörelser (FMA-UE_A) och 68,7% av den totala funktionen (FMA-UE_Total) är särskilt slående, vilket tyder på att TSRT fångar något grundläggande om motorisk kontroll efter stroke.

Budskap att ta med sig hem

Denna studie bekräftar att TSRT (tonic stretch reflex threshold) och μ (velocity sensitivity) är kliniskt användbara biomarkörer för spasticitet efter stroke, grundade i Referent Control Theory (RCT). Till skillnad från traditionella skalor som MAS kvantifierar dessa mått objektivt hur stroke stör nervsystemets kontroll av tröskelvärden för muskelaktivering.

För din praktik:

Den tröskelbaserade logiken i RCT visar varför rörelseträning lyckas när terapeuter:

1. Eftersom TSRT-mätning inte är kliniskt genomförbar i de flesta miljöer, ska du identifiera funktionella rörelsegränser genom noggrann observation.
2. Utforma övningar inom denna intakta zon initialt och undvik spasticitetsutlösande positioner (där TSRT är patologiskt förhöjt)
3. Utöka successivt det aktiva området när tröskelregleringen förbättras

För ytterligare insikter om strokerehabilitering, utforska Physiotutors översiktsartiklar om: (1) träning i virtuell verklighet för återhämtning av handfunktion , och (2) feedbackmodaliteters inverkan på motorisk återinlärning efter stroke.

Referens

Piscitelli D, Khayat J, Feldman AG, Levin MF. Klinisk relevans av tröskelvärdet för tonisk sträckreflex och μ som mått på spasticitet i övre extremiteterna och motorisk funktionsnedsättning efter stroke. Neurorehabil Neural Repair. 2025 maj;39(5):386-399. doi: 10.1177/15459683251318689. Epub 2025 Feb 13. PMID: 39945415; PMCID: PMC12065951.