Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation, 2005; 2: 10-10 (más artículos en esta revista)

Finger extensores variabilidad de los parámetros de la EMT entre los pacientes con accidente cerebrovascular crónica

BioMed Central
Andrew Butler J (andrew.butler @ emory.edu) [1], Shannon Kahn (setucke@learnlink.emory.edu), Steven L Wolf (swolf@emory.edu) [1], Paul Weiss (pweiss2@sph.emory . Edu) [5]
[1] Departments of Rehabilitation Medicine, Emory University School of Medicine, Emory University, Atlanta, USA 30322, GA
[2] Medicine, Emory University School of Medicine, Emory University, Atlanta, USA 30322, GA
[3] Cell Biology, Emory University School of Medicine, Emory University, Atlanta, USA 30322, GA
[4] Department of Psychology, Emory College, Emory University, Atlanta, USA 30322, GA
[5] Department of Biostatistics, Rollins School of Public Health, Emory University, Atlanta, USA 30322, GA

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Resumen
Antecedentes

En este estudio se determinó la fiabilidad de los mapas topográficos de motor cortical y MEP características en el extensor digitorum communis (EDC) evocados por un solo pulso de la EMT en los pacientes con accidente cerebrovascular crónica.

Métodos

Cada uno de cada diez pacientes se estudió en tres ocasiones. Las medidas incluyeron el emplazamiento de la EDC hotspot y centro de gravedad (COG), el umbral de activación y media de la amplitud de punto de acceso, número de sitios activos, mapa volumen, la contratación y la curva de pendiente (RC).

Resultados

De conformidad intrahemispheric se obtuvieron mediciones de las tres sesiones de la EMT de mapas para todos los variables medidas. No se observó diferencia estadísticamente significativa entre los hemisferios para el número de sitios activos, o la distancia COG RC pendiente. La magnitud y el alcance de COG circulación entre períodos de sesiones fueron similares a las reportadas previamente con este músculo en individuos aptos. El promedio COG circulación más de tres períodos de sesiones en los dos hemisferios fue de 0,90 cm. El promedio COG movimiento en el hemisferio afectados fue de 1,13 (± 0,08) cm, y 0,68 (± 0,04) cm) para los menos afectados hemisferio. Sin embargo, la variabilidad significativa interhemisférico fue visto por el eurodiputado de amplitud media, el volumen normalizado mapa, y de descanso de motor umbral.

Conclusión

La variabilidad fisiológica en algunas mediciones de la EMT EDC sugieren que la interpretación de la cartografía TMS hemiparetic los datos derivados de los pacientes en la fase crónica después de un accidente cerebrovascular debe realizarse con cautela. Independientemente de los músculos, las posibles causas de la variabilidad debe resolverse para poder evaluar con exactitud el impacto de las intervenciones farmacológicas o física en la organización cortical medida por la EMT en los pacientes con accidente cerebrovascular.

Antecedentes

Pulso único Estimulación magnetica transcraneal (EMT) es una técnica no invasiva y segura para el levantamiento de mapas de representación cortical motor [1 - 4]. Recientemente, la EMT ha sido utilizada para estudiar los mecanismos subyacentes a la vez espontáneo y terapia inducida después de los accidentes cerebrovasculares motor de la recuperación. En este contexto, la mayoría de los estudios de intervención no se considera dentro de la variabilidad de mapas de la EMT antes de la constitución de una terapia, lo que implica que los cambios corticales son atribuibles a la intervención. Sin embargo, nuestro laboratorio ha demostrado recientemente una variabilidad significativa en perfectas condiciones físicas, mano derecha dominante de los participantes a través de sesiones y entre los hemisferios, de la distancia entre los más bajos de motor umbral de lugares de descanso para un músculo (hotspot), el centro de gravedad distancia, y el volumen normalizado mapa parámetros de la EMT Cuando la cartografía extensor digitorum communis (EDC) muscular [5]. Ajuste de tiempo para el examen y la media de los cambios a través de períodos de sesiones hemisferios reveló que había un 9 veces mayor movimiento durante las sesiones en el hemisferio izquierdo entre estas variables. Estudios anteriores han mostrado reproducible motor mapas de secuestrador pollicis brevis (APB) y secuestrador del dedo mínimo (ADM) [6] en tanto sujetos sanos [6] y los pacientes con accidente cerebrovascular crónica [7] mediante la colocación de electrodos convencionales. Además, Wasserman et al. (2002) no encontró cambios sistemáticos en el descanso activo y potencial evocado motor (MEP) entre los umbrales de 19 mujeres a través de tres períodos de sesiones.

Sin embargo, pocos estudios han examinado la variabilidad inherente en el TMS de motor mapas accidente cerebrovascular crónica en sujetos que no reciben una intervención. Este estudio preliminar representa uno de los primeros esfuerzos para evaluar la variabilidad intra-sujeto en el TMS de motor mapas de pacientes con accidente cerebrovascular crónica durante tres sesiones de la cartografía. Al igual que en un informe anterior sobre aptos participantes [5], optamos por mapa EDC porque este músculo es a menudo afectados por un derrame cerebral volitiva y su activación es importante en la superación de la profunda flexión postura en la mano y la muñeca que caracteriza a muchos pacientes. Además, la EDC está cerca de la superficie de la piel, lo que lo hace más preciso y conveniente para el sitio electromiografía de grabación debido a su proximidad a otros dedo de la mano y la muñeca extensores, que limita los efectos de la cruz hablar, desbordamiento de los efectos indeseados y, si está presente, el volumen-realizado Recoger por los músculos con el mismo nivel de función.

Por lo tanto, el presente estudio es único debido a la especificidad de la grabación utilizando electrodos separados por un pequeño espacio y repetitivas sesiones de permitir el examen de la variabilidad en las medidas relacionadas con el TMS de la EDC muscular en pacientes mayores de dos años después de un accidente cerebrovascular. La variabilidad intrínseca visto en la EMT siguientes medidas físicas o intervenciones farmacológicas tendría que ser inferior a la observada en virtud de la no intervención condiciones para tener la seguridad de que los cambios inducidos por estas intervenciones están relacionadas con la reorganización cortical.

Métodos
Diseño

Este estudio utilizó medidas repetidas, no un muestreo aleatorio de diseño. Motor mapas de la EDC se han creado para cada hemisferio durante los tres períodos de sesiones para cada tema. Las sesiones fueron separados por aproximadamente siete días.

Crónica de pacientes con accidente cerebrovascular

Diez diestro pacientes que han sufrido un accidente cerebrovascular mayor de 2 años antes de la prueba fueron reclutados mediante muestreo consecutivo de todos los pacientes con accidente cerebrovascular crónica, que tenía la capacidad de extender ≥ 20 ° en la muñeca y el 10 ° en los dedos [8]. Específicas de los déficits motores extremidades superiores fueron similares a las observadas en los pacientes incluidos en un ensayo aleatorio multicéntrico para investigar el efecto de la limitación de movimiento inducida por la terapia en función de la mejora de extremidades superiores entre los adultos se recuperaban de un accidente cerebrovascular [9]. La condición médica de cada paciente se mantuvo estable. Cada voluntario fue a vivir independientemente en la comunidad y ambulated independiente. Para este estudio preliminar, los pacientes con una amplia variedad de lesiones corticales y cronicidad se estudiaron. Información básica sobre edad, sexo, mano dominante, el tiempo desde el accidente cerebrovascular y la lesión sitio se encuentra en la Tabla 1. Cuatro de cada diez pacientes que han afectado sobre todo a los accidentes cerebrovasculares no dominantes sus extremidades superiores. Los datos de nueve voluntarios aptos recogidos anteriormente en un estudio de la variabilidad de la EMT fueron utilizados como grupo de comparación [5].

Los participantes fueron excluidos si tienen: una historia de la epilepsia, los trastornos psiquiátricos, la fractura en las extremidades superiores en los dos últimos años, diaphoresis, espasticidad severa, tendinitis en las extremidades superiores en los últimos tres meses, los dolores de cabeza de migraña dentro de los últimos seis meses, Desorden de déficit de atención, déficit de atención o desorden de hiperactividad. Además, los participantes no se pueden recibir medicamentos estimulantes o relajantes, (incluida la lucha contra la espasticidad medicación farmacológica o inyecciones) demostrar actual agravamiento de la artrosis en las extremidades superiores o de las enfermedades reumáticas, o sea que participan en deportes que requieren excesiva extensión de la muñeca más de Una vez por semana durante los tres meses anteriores. Voluntarios de leer y firmar un formulario de consentimiento informado previamente aprobado por el local de la Universidad de la Junta de Revisión Institucional.

Mediciones / Instrumentación

Los detalles sobre el diseño experimental y métodos de recopilación de datos han sido presentados anteriormente [5]. En resumen, las siguientes variables se midieron en cada período de sesiones: punto de acceso activo y sitios, hotspot umbral de excitabilidad, MEP amplitud media de hotspot activo y sitios, y la contratación curva de pendiente. El punto de acceso se define como la ubicación en la grilla el motor umbral fue el más bajo mientras que evocan la mayor respuesta [10]. Dada la relativamente más estrecha entre las distancias de electrodos de grabación, se activa los sitios designados como lugares de la red donde una respuesta de ≥ 25 μ V en 5 de cada 10 juicios en un 110 por ciento del umbral motor de descanso se obtuvo. Cada sitio con cinco respuestas de menos de 25 μ V fue considerado no activo. Cartografía se completa cuando los lugares adyacentes a los sitios activos fueron identificados como no activa. La contratación se generaron curvas para evaluar la relación entre el MEP amplitudes en el punto de acceso y aumentar progresivamente las intensidades de estímulo hasta la curva aplanada. La pendiente de la curva de contratación se piensa que es una función de la distribución física de estímulo de excitación de la bobina y produce una medida de la distribución de la excitabilidad de la corteza [11].

El promedio de la amplitud MEP hotspot, en el centro de gravedad (COG), el volumen normalizado mapa, y la pendiente de la curva de la contratación, se calcula mediante la recopilación de datos. COG se define como la ubicación del mapa que representa la amplitud ponderado en el centro de la zona de excitabilidad [12]. Normalizados mapa volumen se definió como la zona del mapa multiplicado por el diputado europeo normalizado amplitudes.

La normalización de las amplitudes medias (nMEP) se terminó para todas las coordenadas de cada uno de los participantes dividiendo la media de las amplitudes de la máxima amplitud media. El mapa volumen normalizado (nMV) se calcula sumando todas las amplitudes nMEP y multiplicando por la zona [13]. Las coordenadas XeY para cada sitio activo se multiplicará por el diputado europeo normalizado de amplitud (X * Y * nMEP y nMEP), y la suma de todos los valores se calculó respectivamente. El centro de gravedad (COG) coordenada X se calculó Y coordinar y COG se calculó [12].

La curva de la contratación (RC) se genera mediante el examen de MEP amplitudes en el punto de acceso más de aumentar progresivamente la intensidad, proporcionando así información sobre la excitabilidad cortical. Esto se hizo colocando la bobina en el punto de acceso y el registro de 5 estímulos en incrementos de 10% a partir de una intensidad de 10% por debajo de umbral. La recopilación de datos para la RC cuando se puso fin a una meseta de la curva sigmoidal, se observó. Al calcular el RC pendiente, los dos primeros puntos de datos recogidos se omitieron porque estaban en sub-niveles de umbral, y el punto final de la curva de reclutamiento está decidido a ser o bien en el 80% estimulador de la producción, donde una supra-umbral de respuesta fue de motor Observó, o una vez a la meseta en la curva de contratación se señaló. La pendiente de la curva de contratación se generó a partir de la resultante puntos de datos utilizando regresión lineal.

Los diputados se registraron utilizando dos 7 mm x 4 mm de plata-cloruro de plata electrodos de superficie (Medtronic, Inc, Minneapolis, MN) separados por aproximadamente 1,5 centímetros. El pico a pico de amplitud de la MEP no se midió automáticamente utilizando la costumbre establecida rutinas creadas en LabView 6.0 (National Instruments, Austin, TX) en cada uno de los 10 juicios en cada bloque, y su promedio se calculó para cada sitio a los estímulos Dar la media punta-a-punta de amplitud.

Fiabilidad

La fiabilidad de la adquisición de datos fue evaluada por dos investigadores. Un investigador realiza la estimulación, mientras que la otra supervisó las grabaciones de todas las sesiones. Cada investigador realizan las mismas funciones en el estudio para disminuir la posibilidad de que la variabilidad del experimentador [5]. Los posibles participantes fueron seleccionados utilizando una criterios de inclusión y exclusión cuestionario. , Para asegurar la colocación de los electrodos para todos los períodos de sesiones, el EDC fue aislado vientre muscular por palpación y luego marcó en el primer período de sesiones. Una clara hoja de acetato se aplicó a cada antebrazo. Marcas posteriormente se colocaron en la hoja de acetato para la colocación de los electrodos y los hitos anatómicos para asegurar la colocación coherente durante las sesiones siguientes. Para mantener consistente la colocación de la tapa de una sesión, detalladas distancia grabaciones se hicieron desde el nasion, inion, y bilaterales pre-trago al vértice.

Procedimiento
Preparación del paciente

Después de aislar cada EDC con la muñeca en flexión para determinar la óptima colocación de los electrodos, la superficie de la piel más de la EDC en el antebrazo se rasuró y lastimada con el alcohol hasta que apareció erythemic respuestas. Grabación de electrodos se colocan sobre la piel más de la EDC vientres musculares, y un electrodo de referencia se aplicó ipsilaterally y proximalmente a la grabación de los electrodos de EMG para reducir los niveles de ruido. Cuidado de la Piel de impedancia entre los electrodos activos y entre cada electrodo activo y la referencia se mantuvieron por debajo del 2 kilo-ohms (k Ω), y por debajo de 20 k Ω, respectivamente.

Cada participante fue sentado en una posición relajada con almohadas bajo el antebrazo y la mano. Una empresa de montaje en los que la tapa de 1 cm 2 rejillas se habían impreso se colocaba en la cabeza del participante y debidamente garantizados para que sirva de referencia para reproducible bobina de colocación y orientación.

Recopilación de datos

EMG datos se midieron a nivel bilateral a través de pares de electrodos de superficie, pero las respuestas a la estimulación cortical, son sólo parte de los electrodos del hemisferio contralateral al estímulo. Superficie EMG señales fueron amplificadas y filtradas con una aislados bioelétrica Amplificador (James Long, Caroga Lake, NY), con la configuración de los filtros de banda de 30 Hz y 1000, y la muestra digitalmente a 1 KHz. Prestimulation de 100 ms y 200 ms actividad posterior a la estimulación de la actividad se registraron. Los ensayos en la que la contracción activa contaminado el MEP se omitieron, y se repitió la experiencia. Para facilitar el tema de alerta en toda la recopilación de datos, el investigador participa en las grabaciones de vigilancia neutral de conversación con cada uno de los voluntarios entre los bloques de presentaciones de los estímulos.

Estimulación de cada hemisferio en la corteza motora utilizando una cifra de 9 cm de diámetro-8 bobina MAGSTIM 200 (Magstim Company Ltd, Whitland, Dyfed, Reino Unido) se ha realizado de manera sistemática a 0,2 Hz. La bobina se orientó con el mango hacia atrás frente a lo que la corriente inducida en el cerebro estaba en la dirección anterior-posterior durante la fase de aumento de la monofásicos pulso. Aproximadamente 300-400 estímulos se entregaron en forma consecutiva durante el procedimiento de levantamiento de mapas.

Hotspot sitios potenciales se identificaron utilizando un estímulo de intensidad que evocaba diputados ≥ 25 μ V, en cinco de cada diez juicios. Una vez que estos sitios se identificaron cortical, la intensidad se redujo hasta el punto de acceso y el punto de acceso del umbral de excitabilidad de la EDC fueron determinados. Posteriormente, la intensidad del estímulo se incrementó en un diez por ciento y sitios de la corteza a partir del punto de acceso fueron estimulados para identificar los sitios activos. Cartografía fue completa cuando todos en torno a los sitios inactivos se identificaron.

Análisis de Datos

La asunción de esfericidad se asegura mediante la corrección de Greenhouse-Geisser. Una de dos vías de medidas repetidas análisis de la varianza (ANOVA) fue utilizado para explorar la diferencia entre los períodos de sesiones, hemisferios, la ubicación de la lesión y la interacción dentro de los participantes de las siguientes variables: motor umbral de descanso, zona de ruta, con una media de pico a pico de amplitud MEP Para el punto de acceso público normalizado mapa volumen, la pendiente de la curva de contratación, COG centroide y COG distancia Ay B. Para todas las pruebas el nivel alfa se fijó en α = 0,05. La ecuación de Euclides fue aplicado para determinar la distancia y el punto de acceso COG lugares viajó desde sesiones: una a dos (A distancia), y de dos a tres (distancia B).

Para permitir la comparación entre los períodos de sesiones en un solo hemisferio, un punto centroide, Xc, Yc, se calculó a partir de las tres y x-y-las coordenadas de los hotspot COG y posiciones. La x e y coordenadas representan la medial-lateral y antero-posterior (cm) la distancia desde un origen arbitrario (0,0).

Resultados

El cuero cabelludo, próximo a la corteza motora fue estimulado en el 110% de umbral de motor, durante la grabación de EDC. Un representante MEP amplitud de 60 μ V comienzo aproximadamente 20 ms después del estímulo artefacto se muestra en la Figura 1.

Datos de los pacientes a los afectados y menos afectados hemisferios se incluyen en la Tabla 2 (ver archivo Adicional 1]. El umbral de descanso de motor (RMT) afectados en el hemisferio tiene un valor mínimo de 43% (caso # 2, sesión 3) y valor máximo de 100% (caso # 1, sesión 3). El equipo de gestión regional valores en el hemisferio menos afectados oscilaron entre el 31% (caso # 4, sesión 3) a 63% (caso N º 8, sesión 1).

Mapa del volumen en el hemisferio afectados oscilaron entre 3,13 cm 2 (caso # 2, sesión 3) a 13,26 cm 2 (caso # 1, sesión 1), mientras que en los menos afectados hemisferio valores oscilaron entre 0,038 cm 2 (# 6 caso, el período de sesiones 3) a 0,385 cm 2 (caso # 3, sesión 1), respectivamente. El eurodiputado mínimo de amplitud en el hemisferio afectado se observó en el caso # 1, sesión 2 (0,0122 μ V), mientras que el máximo de 0,1828 μ V se observó en el caso # 2, sesión 1.

El número de sitios activos en el hemisferio afectados osciló entre 0 (caso # 1, sesión 2) y el 19 (caso # 10, sesión 2). Si bien la gama menos afectados en el hemisferio se activa a partir del 3 de los sitios (caso N º 7, sesión 3) y el 11 (caso # 1,2,5). Colectivamente, estos datos parecen mostrar un alto grado de variabilidad en los valores de entre estos 10 pacientes con accidente cerebrovascular.

Sin embargo, el análisis de varianza no mostró variabilidad entre período de sesiones para cualquiera de los parámetros medidos (cuadro 3]. No se observaron interhemisférico (entre hemisferios) diferencia en el número de sitios activos (F 1,7 = 0,28, p = 0,6157), y RC pendiente (F 1,7 = 3,34, p = 0,1106). Por el contrario, una mayor variabilidad se observó interhemisférico para: MEP amplitud media (F 1,6 = 85,01, p <0,0001), volumen normalizado mapa (F 1,7 = 5,98, p = 0,044), de motor y de descanso umbral (F 1 , 8 = 12,79, p = 0,0072) (Tabla 3]. Como se muestra en la Figura 2, de descanso motor umbral era mayor a los afectados el 63,1% (2,1) que los menos afectados el 44,7% (2,1) hemisferio. Normalizados mapa volumen también fue mayor a los afectados 8,7 cm (0,5) en comparación con los menos afectados 6,3 cm (0,5) hemisferio. MEP amplitudes más grandes se registraron en el hemisferio menos afectados en comparación con los más afectados hemisferio [(0,15 μ V (± 0,01) y 0,05 μ V (± 0,01)].

Al examinar la ubicación de la lesión como un factor (es decir cortical versus subcortical), ANOVA no reveló diferencias significativas en ninguna de las variables dependientes medido a través del hemisferio, el período de sesiones o su interacción.

El ANOVA comparando distancias COG A versus B no fueron significativas entre períodos de sesiones o hemisferios (Tabla 3]. La magnitud y el alcance de COG circulación entre períodos de sesiones fueron similares (Figura 3, Tabla 4] a los reportados en un estudio anterior, la cartografía de este músculo de trabajadores aptos personas [5]. El promedio COG circulación más de tres períodos de sesiones en los dos hemisferios fue de 0,90 cm. El promedio COG movimiento en el hemisferio afectados fue de 1,13 (± 0,08) cm, y para los menos afectados hemisferio 0,68 (± 0,04) cm entre nuestros participantes accidente cerebrovascular.

Para permitir la comparación entre los períodos de sesiones en un solo hemisferio, un punto centroide se calculó. No se observaron diferencias significativas entre los afectados y los menos afectados hemisferios a través de tres períodos de sesiones para COG centroide (Figura 4]. No significativo interhemisférico (entre hemisferio) o intrahemispheric (entre período de sesiones), se observó la variabilidad de la COG centroides (p = 0,6611).

No se encontraron diferencias significativas en la circulación de COG centroide entre el hemisferio izquierdo o derecho de los individuos sanos derecho entregado [5] y de los afectados (p = 0,996) o menos afectados (p = 0,68) del hemisferio derecho entregado los pacientes con accidente cerebrovascular. Todos nuestros aptos voluntarios fueron mano derecha dominante, y todos nuestros pacientes fueron la mano derecha dominante. Por lo tanto, los dos grupos pueden compararse. Figura 4 indica que el COG centroide ubicación de los afectados y menos afectados hemisferio para pacientes individuales junto con 9 aptos adultos muestran un considerable solapamiento.

Discusión

Este estudio demostró coherente entre período de sesiones para todas las medidas de las variables registradas. En consonancia entre hemisferio medidas se obtuvieron para el número de sitios activos, y la contratación a distancia COG curva de pendiente, cuando la grabación EDC mapas utilizando solo pulso de la EMT entre los pacientes mayores de 2 años después de un accidente cerebrovascular. En cambio, entre los hemisferios variabilidad se observó en tres medidas: el promedio de amplitud MEP, normalizado mapa volumen umbral de motor y de descanso.

Estos hallazgos apoyan estudios anteriores que informe reproducible motor de los mapas secuestrador pollicis brevis [6, 7, 10] y secuestrador del dedo mínimo [6] en tanto sujetos sanos [6, 10] y en pacientes con accidente cerebrovascular crónica [7].

Interhemisférico variabilidad se derrumbó en los tres períodos de sesiones de cartografía

Nuestros datos están en consonancia con los informes anteriores en los pacientes con accidente cerebrovascular que muestran que el descanso de motor umbral es mucho más elevado, MEP amplitudes son menores afectados en el hemisferio en comparación con el hemisferio y menos afectada que la relación es reproducible entre los períodos de sesiones [7, 14, 15] .

El mayor volumen normalizado mapa de EDC en el hemisferio dañado puede ser debido a la dinámica de la alteración en el patrón de la actividad cerebral en respuesta a las señales de cambio en aferente, eferente señales y / o adaptación a la lesión (es decir, neuroplasticity). En el actual estudio, seis de cada diez pacientes informó de los trazos que afectaban principalmente a su dominante extremidades superiores. Aunque los datos de comportamiento no son recogidos antes de la EMT cartografía, todos los pacientes informaron de que viven dentro de sus comunidades y el uso de sus extremidades superiores más afectada por muchas actividades de la vida diaria. Ninguno de los voluntarios reciben entrenamiento formal (es decir, inducida por la terapia limitación) en el momento de la prueba, sin embargo, se han cumplido con los criterios de inclusión para participar en un ensayo clínico aleatorizado de coacción inducida por la terapia que requiere inicio de la extensión de muñeca y dedos [9 ]. Sus esfuerzos repetitivos en la que se utiliza la más afectada del brazo puede haber contribuido a la modificación de la reorganización funcional de los restantes tejido cortical en el hemisferio correspondiente. Este uso puede tener por consiguiente, llevó a un mapa más amplio de tamaño comparable.

Motor o sensorial en una de las ramas de actividad puede afectar a los brazos. Existe el potencial de que las aportaciones de la ipsilateral (es decir, menos afectada mano) secundarios a la parte dañada del cerebro. El uso frecuente de la extremidad afectada menos puede haber dado lugar a un mapa sobre el aumento de volumen ipsilateral (hemisferio afectados). Ahora hay pruebas de que tales efectos modulador puede ocurrir con la práctica [16] y tiene el potencial de ocurrir con leve o fuertes contracciones voluntarias [17]. Más de recopilación de datos es necesaria para explorar completamente esta teoría.

El COG mucho mayor movimiento a través de períodos de sesiones en los hemisferios dañado de pacientes, que sin daños en ambos hemisferios de pacientes con accidente cerebrovascular y el grupo de comparación está probablemente relacionado con un mayor volumen en el mapa dañados hemisferios. El cálculo de COG y x-y-las coordenadas depende de la amplitud MEP (nMEP), y el volumen normalizado mapa (nMV). El mapa normalizado volumen es directamente proporcional al número de sitios activos. Intersesión gran variación en cualquiera de estos valores afecta a la COG valor y cálculo posterior de los desplazamientos entre períodos de sesiones. Aunque la variabilidad en la amplitud MEP fue comparable entre los hemisferios, el refuerzo de la inspección de los datos indica hasta un 58% mayor variación en el número de sitios activos entre períodos de sesiones sobre el hemisferio afectados (media = 03,94 ± 8,13) en comparación con el hemisferio no afectado (media = 02,30 ± 8,3). El aumento de la variabilidad en el número de sitios afectados en el hemisferio es un factor que contribuye a la mayor circulación entre los períodos de sesiones COG observado en el hemisferio afectado.

COG general de la circulación a través de tres períodos de sesiones para cada uno de los participantes y ambos hemisferios

El centro de gravedad se mantuvo consistente durante los tres períodos de sesiones, con la mayoría de los movimientos que ocurren en la parte anterior o posterior de las direcciones, a lo largo del eje Y (Figura 3], una observación consistente con el TMS-campo inducido generado a partir de la cifra de ocho bobina Orientación [18]. El promedio COG movimiento en el hemisferio menos afectados, 0,68 (± 0,04) cm es equivalente a la media de circulación COG 0.68 (± 0.02) cm medida desde EDC en nueve capaces los adultos [5]. El promedio COG movimiento en el hemisferio afectado informó aquí es un 60% mayor en comparación con el hemisferio menos afectados (Tabla 4]. Estos cambios en COG cambio entre período de sesiones ya través de los hemisferios son considerablemente más grandes que las medidas comunicadas por Liepert et al. En un estudio anterior de accidente cerebrovascular de los pacientes sometidos a una intervención [7]. Su medición para COG desplazamiento en el secuestrador pollicis brevis (APB) fue 0,234 ± 0,21 cm en los medios de comunicación-lateral en el eje afectado hemisferio y 0,153 ± 0,18 cm en el hemisferio menos afectados y 0,71 ± 0,47 y 0,50 ± 0,426 cm en la anterior - Eje posterior a los afectados y menos afectados hemisferios, respectivamente.

La diferencia de magnitud puede ser una función de cómo se determina el desplazamiento COG entre períodos de sesiones. Nuestro cálculo de la distancia euclídea es fundamentalmente diferente de la descrita por Liepert et al. [19, 20]. Liepert la descripción del cambio en COG entre períodos de sesiones mediante el desplazamiento es útil porque proporciona una indicación de la distancia y los cambios de dirección a lo largo de un eje. Sin embargo, la preocupación se debe dar a la utilización de una media de desplazamiento, expresado como la diferencia entre dos consecutivos o x-y-las coordenadas sin considerar el valor absoluto del cálculo. El hecho de no considerar las generales, positivos y negativos direccionalidad de los desplazamientos puede haber dado lugar a COG artificialmente más bajos que los cambios en el valor observado en el estudio actual (es decir, si primer valor es negativo y la segunda es de igual valor positivo). En cambio el resultado de Euclides distancia entre dos puntos es un valor absoluto. Cálculo de la distancia euclídea entre dos puntos en un plano usando el teorema de Pitágoras permite la creación de un desplazamiento de 2 dimensiones vector que mejor puede describir el cambio en la situación general entre los períodos de sesiones independientes de la dirección.

El cálculo de COG depende de las características que difieren MEP para más proximal y distal de los músculos. Por ejemplo, el diputado europeo en los umbrales de los músculos proximales (deltoides, bíceps braquial) son más altos y las respuestas varían en más de amplitud de juicio a prueba que en los músculos distales como el secuestrador pollicis brevis y flexor carpi radial [21]. Además, la forma y estructura de los diputados en los músculos proximales suele ser más compleja que en los músculos distales. Aunque no son estadísticamente diferentes, la mayor variación en la EDC amplitud de juicio a prueba se podría vincular a los aumentos observados en COG circulación entre períodos de sesiones, porque un solo gran amplitud MEP pueden tener un peso significativo en la media general de 10 muestras que se utilizan para su posterior Cálculo estadístico.

Además, McDonnell et al. (2004) han señalado suficientemente amplia variabilidad de los diputados registrados en condiciones estándar para que no se observaron diferencias significativas en su magnitud con el tiempo puede ser revelada por los análisis estadísticos convencionales (ANOVA). Sugirieron que, si un cambio en el tamaño de MEP se espera como resultado de una intervención, el cambio en la magnitud deben ser grandes o muchos ensayos deben ser incluidos en el análisis, antes de diferencias significativas puede ser demostrado [22]. Y reproducen, por tanto, un gran cambio en la amplitud MEP es necesario para un movimiento significativo en COG más de los períodos de sesiones. No obstante la variabilidad sustancial de los diputados en más de los ensayos también puede aumentar la circulación COG.

Centroide de COG en ambos hemisferios entre los pacientes individuales y aptos para adultos

El cálculo de un centroide permisos de visualización de un lugar geométrico de COG entre los hemisferios cerebrales de nuestro trazo y aptos participantes. Se podría predecir con pequeñas variaciones en la representación cortical de la EDC entre hemisferios. Sin embargo, no hay cambios en COG predictoras de session1 a sesión 3. Nuestros datos demuestran que existe relativa coherencia en pacientes con accidente cerebrovascular crónica no reciben una intervención.

MEP características que muestra la estabilidad entre los períodos de sesiones

En este estudio se observaron grandes fluctuaciones de la amplitud MEP, incluso bajo condiciones cuidadosamente controladas. Un estudio anterior [23] encontró que, independientemente de la variación de la amplitud MEP, TMS mapa posiciones y zonas son notablemente estable, con variaciones en el orden de 1 mm para un mapa de posición y menos del 5% de nuestro mapa. Del mismo modo, nuestro COG desviación estándar en los valores es muy pequeño, con un valor medio de 1,1 mm en la latitud y 1,3 mm de longitud a través de los sujetos. Además, la desviación típica de la zona media de ruta fue sólo 1,1 cm 2 (3,0%) a través de temas. Esta alta estabilidad en COG se ha observado en estudios de serie de pacientes con problemas de motor unilateral, en la que la parte menos afectada se mantuvo estable a lo largo de 2-3 mm dentro de los períodos de semanas a años [24].

En nuestros pacientes con accidente cerebrovascular crónica, la media COG circulación a través de sesiones en el hemisferio menos afectado era comparable a la que se muestra anteriormente en el cuerpo capaz personas [5], al tiempo que COG circulación a través de sesiones en el hemisferio afectados varió, en promedio, más visto que entre las personas (Figura 3 y Tabla 4]. Este aumento de la variabilidad puede tener el resultado de nuestros pacientes el mantenimiento de un incontrolado 'relajado', frente a un estado de bajo nivel controlan la contracción voluntaria en el 10% de máximo-significa raíz cuadrada-EMG actividad [23]. No obstante, la variabilidad COG encontrado en nuestro estudio fue insignificante, la producción de una medida fiable para cada paciente hemisferios cartografía de los tres períodos de sesiones.

MEP características mostrando alta variabilidad

La elevada a juicio-al juicio de la diputada amplitud de la variabilidad puede atribuirse a varios factores. En primer lugar, una gama de niveles de excitabilidad celular tanto en la columna vertebral y la parte superior motoneuronas, que, en algunas circunstancias, estas células pueden traer muy cerca de disparo umbral sin descarga. En el caso de la parte superior motoneuron, inherente a los niveles de excitabilidad podría permitir a algunas neuronas para llegar a su umbral de la gestión, pero sin el número adecuado o suficiente a la excitabilidad sináptica espinal temporalmente o espacialmente EDC motoneuron mejorar la gestión. Así, la cartografía en el estado relajado se ve complicada por las variaciones que pueden ocurrir en corticoespinal excitabilidad, pero no se puede medir mediante el control de la actividad EMG.

Un segundo factor que puede contribuir a las diferencias intrínsecas en el MEP amplitud es la variabilidad en la desincronización de la eferentes voleibol [25]. Espontánea oscilaciones fisiológicas en motoneuron excitabilidad cortical, tanto en la columna vertebral y los niveles son incontrolables y unobservable factores potencialmente causar fluctuaciones significativas en el tamaño de la respuesta [10]. Los cambios en el estado de alerta en el trabajo [26], los niveles de la tonicidad muscular, o la previsión de circulación de factores específicos, tales como imágenes mentales [27, 28], también puede contribuir a juicio dentro de la variabilidad del MEP.

Un tercer factor que contribuye a la variabilidad del MEP puede ser estímulo de intensidad. This study recorded MEPs using stimulus intensities of 110% of motor threshold. When using higher stimulus intensities, as reported in some studies [ 29 ] there are more motoneurons activated and, therefore, fewer are available to spontaneously discharge in concert and contribute to the MEP amplitude, thereby affecting variability.

Small alterations in the position of the coil also can produce a source of within-subject variability [ 30 ]. Although the experimenter can make every effort to hold the coil in a uniform manner on a given scalp location, the identical spot is probably not stimulated at each session. The figure-8 coil can be rotated slightly, yet be the source of immense change in the area of the cortex being stimulated.

Although stimulation with a figure-of-eight coil is often described as focal; 'focusing' the electromagnetic field is in fact not practical. The maximum field is generated at the point under the intersection of the two wings of a figure of 8 coil; however, a divergent field is created surrounding this point. As a result, the spatial distribution of induced current flow can still be quite large, and the possibility of exciting cells under the wings and even cells located some distance from their intersection exists [ 1 ].

These factors can produce substantial variations in results obtained from TMS mapping studies. Although some of these factors are near impossible to control in a mapping session, others, such as coil placement and focal stimulation or the level of subject attentiveness, should be addressed as a precursor to TMS mapping studies designed to exploit variables using this modality to interpret results from specific interventions.

Electrode Placements

We chose the use of closely spaced surface electrodes to measure motor evoked potentials from the EDC because this placement limits the evoked MEPs to the underlying muscle and its associated movement. Previous TMS studies used widely spaced electrode arrays. For example, the placement of electrodes over the abductor pollicis brevis records a wide range of movements caused by the flexor pollicis brevis, adductor pollicis, opponens pollicis or interossei [ 31 ]. When comparing evoked responses using typical montage and closer spaced electrode arrays, we demonstrated larger map volumes with the montage configuration compared to close electrode placement. The summation of MEPs that represent multiple muscles seen by the more widely spaced electrode configuration results in greater MEP amplitudes, map volumes, number of active sites, and steeper recruitment curve slopes; however, there is greater difficulty identifying which muscles contribute to the response with each cortical stimulation and the representative movements they subsume. This consideration is important in TMS studies that relate changes in map attributes to function. For example, in mapping the APB [ 19 ], by knowing that the traditional placements also monitor volume conducted responses from muscles with a flexion function, would increased maps be teleologically relevant to an intervention designed to enhance movement in patients with stroke?

Functional Ramifications

Another unique aspect of our study was the focus on activation of the EDC and extension of the fingers. This movement is important in retraining function among patients with stroke, because hand extensor muscles are typically weak or inactive while muscles with a flexion function are disinhibited. Placement of wide spaced EDC surface electrodes previously [ 32 ] may actually record motions that are counterproductive to the benefits inherent in the very therapy being instituted.

Conclusión

This study is one of the very few to examine variability in TMS responses among a small group of patients with chronic stroke. Even with the use of chronic stroke patients and closely spaced electrodes, similarities to previous studies using able-bodied subjects were found. However, not surprisingly, findings that were significantly different from these prior studies were also observed.

Closely spaced electrode placement is important for properly isolating movements in limb muscles. Therefore, TMS studies using this placement array need to be undertaken to determine if resultant maps replicate those generated from previous studies employing more traditional, wider spaced electrode configurations. The potential causes of variability identified in this study, the precision of electrode recordings, or entirely new analysis methods should be considered in an effort to accurately assess pharmacological or physical interventions and their impact on cortical organization.

Contribuciones de los autores

AB, SK and SW conceived of the study, participated in its design, participated in the data collection and drafted the manuscript. PW participated in the design of the study and performed the statistical analysis. Todos los autores leído y aprobado el manuscrito final.

Abbreviations

COG = center of gravity; TMS = transcranial magnetic stimulation; EDC= extensor digitorum communis; MEP = motor evoked potential; EMG= electromyography

Supplementary Material
Additional File 1
Table 2 represents patient data for affected and less affected hemispheres.
Agradecimientos

Support received from the Emory University School of Medicine and the Emory Department of Rehabilitation Medicine, and NIH Grants HSD 37606 and 40984. Special thanks to Sarah Blanton, DPT, NCS, Jean Ko, and Amir Ahmadian, Emory Department of Rehabilitation Medicine, for the recruitment of participants and data analysis. The authors are grateful to Dr. Warren G. Darling for his thoughtful comments on the manuscript.