I principali risultati dell’indagine hanno mostrato che l’interessato mano ai bambini con unilaterale dell’arto superiore riduzioni avevano una significativamente più coactivation indice per la flessione del polso e l’estensione al basale. Inoltre, l’uso di una protesi della mano stampata in 3D guidata dal polso (da flessione) ha abbassato l’indice di coattivazione durante la flessione del polso del 70% rispetto a una riduzione del 30% per la mano non interessata. Sebbene non siano state riscontrate interazioni significative nell’indagine in corso, una riduzione del 70% dell’indice di coattivazione dopo l’utilizzo di una protesi a mano stampata in 3D (Tabella 3 e Fig. 2b) può essere clinicamente rilevante. Precedenti indagini hanno esaminato la coattivazione durante le azioni muscolari isometriche in popolazioni cliniche di bambini e adolescenti con paralisi cerebrale e adulti con una vasta gamma di patologie neurologiche . In generale, questi studi hanno rilevato una maggiore coattivazione dell’antagonista rispetto all’agonista durante le contrazioni muscolari isometriche submassimali e massimali . Per gli individui che sperimentano amputazioni degli arti acquisite, gli studi sulla coattivazione muscolare sono stati esplorati come opzione per il controllo mioelettrico delle protesi degli arti superiori o per esaminare lo stato dei modelli di coattivazione della muscolatura residua degli arti degli amputati trans-tibiali . Seyedali et al., ha riferito che l’indice di coattivazione dell’arto residuo degli amputati degli arti inferiori era significativamente maggiore dell’arto intatto e di un gruppo di controllo durante l’andatura . Tuttavia, i bambini con riduzione congenita (n = 3) e acquisita (n = 2) degli arti trans-tibiali hanno prodotto una coattivazione significativamente più piccola durante l’andatura rispetto a un gruppo di controllo che suggerisce una scarsa stabilità del ginocchio .
Poco si sa sui modelli di coattivazione nella muscolatura residua degli arti superiori dei bambini con riduzioni congenite degli arti superiori. È stato riferito che la coattivazione negli arti superiori è un’efficace strategia di controllo motorio che viene osservata principalmente quando un individuo ha bisogno di una maggiore stabilità articolare o di una migliore precisione del movimento mentre apprende un nuovo compito motorio . Tuttavia, a causa dell’inefficienza intrinseca e dell’aumento del costo metabolico, l’eccessiva coattivazione osservata nelle popolazioni cliniche può anche compromettere le prestazioni motorie . I risultati della presente indagine non solo indicano che il lato affetto dei bambini con congenite dell’arto superiore riduzioni mostrato una significativamente più alta coactivation indice durante la flessione del polso e l’estensione (Tabella 2), ma anche che il coactivation indice si è ridotto del 70% in caso di utilizzo da polso-driven stampati in 3D protesi della mano (CI prima = 33.86 ± 22.78% contro CI dopo = 10.3 ± 3.9%). Il più alto indice di coattivazione trovato nella mano colpita di bambini con riduzioni congenite dell’arto superiore concorda con precedenti indagini eseguite in bambini con paralisi cerebrale e pazienti adulti con ictus . Steenbergen et al., ha esaminato la funzione dell’arto superiore del lato meno colpito in giovani adolescenti con emiparesi congenita e ha scoperto che questi partecipanti hanno mostrato deboli correlazioni positive tra l’attività agonista (tricipite) e l’ampiezza del gomito, suggerendo che l’agonista carente piuttosto che l’innervazione antagonista era responsabile del ridotto coinvolgimento del gomito. Hammond et al., ha esaminato la coattivazione nell’avambraccio emiparetico di pazienti con ictus e soggetti di controllo con corrispondenza età-sesso durante la massima flessione ed estensione volontaria del polso isometrico. Gli autori hanno scoperto che l’indice di coattivazione era significativamente maggiore per i pazienti con ictus rispetto ai controlli. Si è concluso che sia il reclutamento degli agonisti che l’inibizione degli antagonisti sono compromessi nel braccio emiparetico . La principale differenza tra i pazienti con paralisi cerebrale o ictus e la popolazione nello studio attuale è il sistema nervoso centrale compromesso. I bambini con riduzioni congenite degli arti superiori non hanno alcuna disfunzione apparente a livello del sistema nervoso centrale. Ci sono alcune prove, tuttavia, che mostrano disfunzioni neurologiche minori nei bambini con deficit congenito al di sotto del gomito . Uno studio longitudinale di quattro bambini con riduzioni degli arti superiori ha rilevato che tre bambini presentavano una disfunzione neurologica minore e due bambini presentavano una forma complessa associata a disturbo di coordinazione dello sviluppo . Questi risultati sono parzialmente supportati da un altro studio che ha scoperto che dopo un follow-up di 24 anni, gli individui con riduzioni unilaterali degli arti superiori riferiscono difficoltà nell’esecuzione di compiti motori unilaterali e bimanuali con conseguente riduzione delle prestazioni in attività sportive e musicali che indicano un ritardo motorio minore . I cambiamenti nella coattivazione possono fornire informazioni relative alle strategie di controllo motorio del sistema nervoso centrale e periferico , che possono essere utilizzate per migliorare i risultati della riabilitazione protesica . Studi condotti su partecipanti normodotati hanno dimostrato che il cervello e la corteccia cerebellare utilizzano “modelli interni” del corpo per controllare il movimento del braccio . Nel contesto della funzione dell’arto superiore, i modelli interni sono rappresentazioni neurali di come la mano e il braccio risponderebbero a un comando neurale . È possibile che la riduzione della coattivazione durante la flessione piuttosto che l’estensione dopo l’utilizzo di protesi transitorie stampate in 3D da polso sia stata un riflesso dello sviluppo di un nuovo “modello interno” per controllare questo dispositivo.
Recenti indagini hanno riportato che la riorganizzazione corticale viene continuamente modificata negli adulti sani in risposta all’attività, al comportamento e all’acquisizione di abilità . Allo stesso modo, la riorganizzazione corticale si verifica anche dopo lesioni al sistema nervoso centrale (ictus) e lesioni periferiche (amputazioni) . Per le riduzioni congenite, tuttavia, precedenti indagini hanno suggerito che i bambini con riduzioni unilaterali congenite dell’arto superiore possono mancare di rappresentazione della parte mancante dell’arto nella corteccia cerebrale e che le rappresentazioni di movimento precablate di un arto necessitano dell’esperienza del movimento da esprimere all’interno della corteccia motoria primaria . Di conseguenza, il bambino può avere un numero limitato di “repertorio motorio” per l’arto superiore interessato, limitando la funzione motoria. Pertanto, è concepibile che l’indice di coattivazione più elevato trovato nella mano interessata rispetto alla mano non interessata dei bambini con riduzioni congenite dell’arto superiore possa essere il risultato di un numero limitato di “repertorio motorio” che limita la mobilità del polso e promuove l’uso della mano interessata solo per la stabilizzazione dell’oggetto durante le attività bimanuali .
L’indice di coattivazione diminuito durante la flessione rilevato nella mano interessata dopo 6 mesi di utilizzo di una protesi della mano stampata in 3D guidata dal polso concorda con precedenti indagini che hanno rilevato che la coattivazione negli arti superiori diminuisce nel corso dell’apprendimento di un nuovo compito motorio . È stato proposto che la coattivazione possa essere una strategia utilizzata dal sistema nervoso centrale all’inizio dell’apprendimento di un nuovo compito per migliorare il controllo compensando la mancanza di comandi motori . Seguendo questa logica, è possibile che dopo 6 mesi di utilizzo del polso-driven 3D stampato protesi parziale mano coattivazione è stata ridotta come apprendimento ha avuto luogo e rappresentazione neurale di questo compito è stato formato per migliorare il controllo . La riduzione della coattivazione dopo un periodo di utilizzo del dispositivo è stata riflessa durante la massima flessione isometrica volontaria del polso della mano interessata (Tabella 2 e Fig. 2 ter). Questa coattivazione ridotta può essere clinicamente rilevante in quanto fornisce una valutazione potenziale per esaminare lo stato dei modelli di coattivazione della muscolatura residua degli arti dei bambini con riduzioni congenite degli arti superiori con possibili applicazioni al controllo mioelettrico delle protesi degli arti superiori.
I meccanismi periferici responsabili della riduzione della coattivazione nei nostri soggetti di ricerca dopo l’utilizzo di una protesi parziale della mano stampata in 3D da polso possono essere spiegati dalla ripetuta flessione del polso residuo della mano interessata dei bambini partecipanti alla presente indagine. In particolare, la protesi parziale della mano stampata 3D da polso potrebbe aver aumentato lo stimolo al legamento interosseo scapolunato altamente innervato del polso producendo desensibilizzazione . Il legamento interosseo scapolunato era intatto nell’arto interessato dei nostri soggetti di ricerca dimostrato dalla presenza di mobilità del polso e gamma funzionale di movimento (20° a 30°). Come mostrato da Hagert et al., 2009 la coattivazione dei flessori e degli estensori del polso si è verificata dopo la stimolazione del legamento interosseo scapolunato. Inoltre, è stato dimostrato che la coattivazione dopo il regime di riabilitazione, inclusi esercizi eccentrici, concentrici o isometrici del polso, migliora la capacità del paziente di attivare in modo più efficace flessori o estensori che controllano il modello di coattivazione per produrre un movimento bilanciato del polso . Pertanto, si può ipotizzare che la semplice azione di flettere ripetutamente il polso per chiudere il dito della protesi della mano stampata 3D guidata dal polso possa aver prodotto una desensibilizzazione del legamento interosseo scapolunato contribuendo alla riduzione dell’indice di coattivazione osservato dopo l’uso prolungato di questo dispositivo . Sono necessarie ulteriori prove per valutare i contributi del legamento interosseo scapolunato e gli esercizi di riabilitazione ai cambiamenti nella coattivazione dei muscoli del polso dei bambini con carenze congenite di riduzione parziale della mano.
I potenziali limiti della presente indagine sono legati alla mancanza di un gruppo di controllo corrispondente all’età, a un piccolo numero di bambini che partecipano allo studio e alla loro ampia gamma di età (da 6 a 16 anni di età). Tutti questi fattori possono aver contribuito alla nostra mancanza di interazioni significative. L’attuale studio non ha incluso un gruppo di controllo con corrispondenza all’età per valutare lo sviluppo tipico dell’attivazione muscolare e della forza nei bambini con corrispondenza all’età nell’arco di tempo dello studio. Tuttavia, il braccio controlaterale è stato utilizzato come controllo, come suggerito e descritto in precedenti indagini . Una dimensione del campione di nove bambini (2 ragazze e 7 ragazzi) ha reso difficile raggruppare i partecipanti alla ricerca per età e sesso. Ad esempio, la differenza di età mostrata nella Tabella 1, la conseguente variabilità inter-soggetto nella forza mostrata nella Tabella 2 e la piccola dimensione del campione (n = 5) dei bambini che hanno completato una visita dopo aver usato la protesi della mano stampata 3D guidata dal polso per un periodo di 6 mesi possono aver contribuito ai cambiamenti non significativi nella forza riscontrati nello studio corrente (Tabella 2). La riduzione della coattivazione dei flessori dell’avambraccio senza cambiamenti di forza dopo l’utilizzo di una protesi a mano stampata in 3D è coerente con i risultati nei bambini in genere in via di sviluppo che non mostrano correlazioni tra forza muscolare isometrica e coattivazione dei muscoli posteriori della coscia durante le massime azioni muscolari isometriche degli estensori del ginocchio . La mancanza di correlazione tra forza muscolare e coattivazione dei muscoli degli arti inferiori dei soggetti pediatrici illustra la complessità delle strategie di controllo motorio del sistema neuromuscolare in via di sviluppo . Inoltre, il cuscinetto applicatore del dinamometro di prova muscolare nella presente indagine è stato posizionato all’estremità distale della mano interessata e in una posizione comparabile alla base del palmo della mano non interessata. Pertanto, è possibile che errori nel posizionamento del tampone applicatore durante la prova di resistenza della mano non interessata possano aver modificato il braccio momento dell’articolazione del polso influenzando lo sviluppo della coppia e diminuendo artificialmente i valori di resistenza riportati per la mano non interessata del soggetto 1 e 7 nella tabella 2.
Le indagini future dovrebbero esaminare l’influenza dell’uso di protesi degli arti superiori nei modelli di attivazione cerebrale della corteccia motoria e i cambiamenti di plasticità neurale nei bambini che soffrono di perdita congenita e acquisita degli arti. Inoltre, un esame elettromiografico completo dei muscoli che controllano la protesi dell’arto superiore fornirà informazioni critiche sullo stato dei modelli di coattivazione della struttura muscolare rimanente dei bambini con riduzioni congenite dell’arto superiore. Infine, stabilire una dose-risposta dell’uso quotidiano della protesi e dei miglioramenti neuromuscolari fornirà informazioni cruciali a medici e pazienti per raggiungere risultati clinici specifici migliorando gli attuali programmi di riabilitazione protesica.