główne ustalenia niniejszego badania wykazały, że dotknięta Ręka dzieci z jednostronną redukcją kończyn górnych miała znacznie wyższy wskaźnik koaktywacji dla zgięcia i wyprostu nadgarstka na początku badania. Ponadto zastosowanie protezy ręki z nadrukiem na nadgarstku (poprzez zgięcie) 3D obniżyło wskaźnik koaktywacji podczas zgięcia nadgarstka o 70% w porównaniu z 30% redukcją dla dłoni bez zmian. Chociaż w obecnym badaniu nie stwierdzono istotnych interakcji, po zastosowaniu protezy ręki drukowanej 3D (Tabela 3 i Fig. 2b) może mieć znaczenie kliniczne. Wcześniejsze badania badały koaktywację podczas izometrycznych czynności mięśni w populacjach klinicznych dzieci i młodzieży z porażeniem mózgowym, a także dorosłych z szerokim zakresem patologii neurologicznych . Ogólnie, badania te wykazały większą koaktywację antagonisty w porównaniu z agonistą podczas submaksymalnych i maksymalnych izometrycznych skurczów mięśni . Dla osób doświadczających nabytych amputacji kończyn, badania koaktywacji mięśni zostały zbadane jako opcja dla mioelektrycznej kontroli protez kończyn górnych lub do zbadania stanu wzorców koaktywacji resztkowej mięśni kończyn u osób po amputacji przez piszczelowej . Seyedali et al., stwierdzono, że wskaźnik koaktywacji resztkowej kończyny kończyny dolnej po amputacji był znacznie większy niż nienaruszonej kończyny i grupy kontrolnej podczas chodu . Jednak u dzieci z wrodzoną (N = 3) i nabytą (N = 2) redukcją kończyn przez piszczelowych uzyskano znacznie mniejszą koaktywację podczas chodu w porównaniu z grupą kontrolną sugerującą słabą stabilność kolana .
niewiele wiadomo na temat wzorców koaktywacji resztkowej mięśni kończyn górnych u dzieci z wrodzonymi redukcjami kończyn górnych. Doniesiono, że koaktywacja w kończynach górnych jest skuteczną strategią kontroli motorycznej, która jest przede wszystkim obserwowana, gdy jednostka potrzebuje zwiększonej stabilności stawów lub lepszej dokładności ruchu podczas uczenia się nowego zadania motorycznego . Jednak ze względu na nieodłączną nieefektywność i zwiększone koszty metaboliczne, nadmierna koaktywacja obserwowana w populacjach klinicznych może również zaburzać wydajność motoryczną . Wyniki niniejszego badania nie tylko wskazują, że dotknięta strona dzieci z wrodzoną redukcją kończyn górnych wykazała znacznie wyższy wskaźnik koaktywacji podczas zgięcia i wyprostu nadgarstka (Tabela 2), ale także, że wskaźnik koaktywacji został zmniejszony o 70% W przypadku stosowania protezy ręki drukowanej na nadgarstku 3D (CI przed = 33,86 ± 22,78% w porównaniu do CI po = 10,3 ± 3,9%). Wyższy wskaźnik koaktywacji stwierdzony w chorej ręce u dzieci z wrodzonymi redukcjami kończyn górnych zgadza się z wcześniejszymi badaniami u dzieci z porażeniem mózgowym i u dorosłych pacjentów po udarze mózgu . Steenbergen et al., zbadano czynność kończyny górnej po stronie mniej dotkniętej chorobą u młodych nastolatków z wrodzonym niedowładem połowicznym i stwierdzono, że uczestnicy wykazywali słabe dodatnie korelacje między aktywnością agonistyczną (triceps) a amplitudą łokcia, co sugeruje, że brak unerwienia agonistą, a nie antagonistą, był odpowiedzialny za zmniejszone zajęcie łokcia. Hammond et al., zbadano koaktywację w przedramieniu hemiparetycznym u pacjentów z udarem mózgu i osób z grupy kontrolnej dopasowanej do wieku i płci podczas maksymalnego dobrowolnego izometrycznego zgięcia i wyprostu nadgarstka. Autorzy stwierdzili, że wskaźnik koaktywacji był znacznie większy dla pacjentów po udarze niż grupy kontrolnej. Stwierdzono, że zarówno Rekrutacja agonistów, jak i hamowanie antagonistów są upośledzone w ramieniu hemiparetycznym . Główną różnicą pomiędzy pacjentami z porażeniem mózgowym lub udarem mózgu a populacją w obecnym badaniu jest upośledzenie ośrodkowego układu nerwowego. Dzieci z wrodzoną redukcją kończyn górnych nie wykazują widocznej dysfunkcji w ośrodkowym układzie nerwowym. Istnieją jednak pewne dowody wskazujące na niewielkie dysfunkcje neurologiczne u dzieci z wrodzonym niedoborem poniżej łokcia . Badanie podłużne czworga dzieci z redukcją kończyn górnych wykazało, że troje dzieci miało niewielkie zaburzenia neurologiczne, a dwoje dzieci przedstawiało złożoną postać związaną z zaburzeniami koordynacji rozwojowej . Wyniki te są częściowo poparte innym badaniem, które wykazało, że po 24-letniej obserwacji osoby z jednostronnym zmniejszeniem kończyn górnych zgłaszają trudności z wykonywaniem jednostronnych i dwumianowych zadań motorycznych, co skutkuje niższą wydajnością w zajęciach sportowych i muzycznych, co wskazuje na niewielkie opóźnienie motoryczne . Zmiany w koaktywacji mogą dostarczyć informacji związanych ze strategiami kontroli motorycznej centralnego i obwodowego układu nerwowego, które mogą być wykorzystane do poprawy wyników rehabilitacji protetycznej . Badania przeprowadzone na zdrowych uczestników wykazały, że mózg i kora móżdżkowa wykorzystuje „modele wewnętrzne” ciała do kontrolowania ruchu ramion . W kontekście funkcji kończyny górnej modele wewnętrzne są neuronowymi reprezentacjami sposobu, w jaki ręka i ramię zareagowałyby na polecenie neuronowe . Możliwe, że zmniejszenie koaktywacji podczas zgięcia, a nie wyprostowania po zastosowaniu drukowanych na nadgarstku 3D protez przejściowych było odzwierciedleniem opracowania nowego „modelu wewnętrznego” do sterowania tym urządzeniem.
ostatnie badania wykazały, że reorganizacja kory jest stale modyfikowana u zdrowych dorosłych w odpowiedzi na aktywność, zachowanie i nabywanie umiejętności . Podobnie reorganizacja korowa występuje również po urazie ośrodkowego układu nerwowego (udar mózgu) i urazie obwodowym (amputacje) . W przypadku wrodzonych redukcji, jednak poprzednie badania sugerują, że dzieci z wrodzonymi jednostronnymi redukcjami kończyn górnych mogą nie mieć reprezentacji brakującej części kończyny w korze mózgowej i że wstępnie zaplanowane reprezentacje ruchowe kończyny wymagają doświadczenia ruchu, które należy wyrazić w obrębie pierwotnej kory ruchowej . W związku z tym dziecko może mieć ograniczoną liczbę „repertuaru motorycznego” dla dotkniętej kończyny górnej, ograniczając funkcje motoryczne. Tak więc, można sobie wyobrazić, że wyższy wskaźnik koaktywacji w dotkniętej dłoni w porównaniu do nie dotkniętej ręki dzieci z wrodzonymi redukcjami kończyn górnych może być wynikiem ograniczonej liczby „repertuaru motorycznego” ograniczającego ruchomość nadgarstka i promującego użycie dotkniętej ręki Tylko do stabilizacji obiektu podczas czynności dwumianowych .
zmniejszony wskaźnik koaktywacji podczas zgięcia stwierdzony w dotkniętej dłonią po 6 miesiącach używania drukowanej protezy ręki z nadgarstkiem 3D zgadza się z wcześniejszymi badaniami, które wykazały, że koaktywacja w kończynach górnych zmniejsza się w trakcie uczenia się nowego zadania motorycznego . Zaproponowano, że koaktywacja może być strategią wykorzystywaną przez ośrodkowy układ nerwowy na wczesnym etapie uczenia się nowatorskiego zadania poprawy kontroli, kompensującego brak komend motorycznych . Zgodnie z tym uzasadnieniem możliwe jest, że po 6 miesiącach używania drukowanej na nadgarstku 3D częściowej protezy ręki koaktywacja została zmniejszona w miarę uczenia się i utworzono reprezentację neuronową tego zadania w celu poprawy kontroli . Zmniejszenie koaktywacji po okresie użytkowania urządzenia znalazło odzwierciedlenie w maksymalnym dobrowolnym zgięciu izometrycznym nadgarstka dotkniętej ręki (Tabela 2 i Fig. 2b). Ta obniżona koaktywacja może mieć znaczenie kliniczne, ponieważ zapewnia potencjalną ocenę w celu zbadania stanu wzorców koaktywacji resztkowej mięśni kończyn u dzieci z wrodzonymi redukcjami kończyn górnych z możliwymi zastosowaniami do mioelektrycznej kontroli protez kończyn górnych.
mechanizmy obwodowe odpowiedzialne za zmniejszenie koaktywacji u naszych badanych osób po zastosowaniu drukowanej częściowej protezy ręki napędzanej nadgarstkiem 3D można wyjaśnić powtarzającym się zgięciem resztkowego nadgarstka dotkniętej ręki u dzieci uczestniczących w niniejszym badaniu. W szczególności, napędzana nadgarstkiem 3D drukowana częściowa proteza ręki mogła zwiększyć bodziec do silnie unerwionego więzadła międzykostnego łopatkowo-łopatkowego nadgarstka wytwarzającego odczulanie . Więzadło międzykostne łopatkowo-łopatkowe było nienaruszone w dotkniętej kończynie naszych badanych, co wykazało obecność mobilności nadgarstka i funkcjonalnego zakresu ruchu (20 ° do 30°). Jak pokazały Hagert et al., 2009 koaktywacja zginaczy i prostowników nadgarstka nastąpiła po stymulacji więzadła międzykostnego łopatkowo-łopatkowego. Ponadto wykazano, że koaktywacja po reżimie rehabilitacyjnym, w tym ekscentryczne, koncentryczne lub izometryczne ćwiczenia nadgarstka, poprawia zdolność pacjenta do skuteczniejszego aktywowania zginaczy lub prostowników kontrolujących wzór koaktywacji w celu wytworzenia zrównoważonego ruchu nadgarstka . Tak więc można spekulować, że proste działanie zginania nadgarstka wielokrotnie, aby zamknąć palec napędzanej nadgarstkiem drukowanej protezy ręki 3D, mogło spowodować odczulanie więzadła międzykostnego łopatkowo-łopatkowego, przyczyniając się do zmniejszenia wskaźnika koaktywacji obserwowanego po długotrwałym użytkowaniu tego urządzenia . Potrzebne są więcej dowodów, aby ocenić udział więzadła międzykostnego łopatkowo-łopatkowego i ćwiczeń rehabilitacyjnych w zmianach koaktywacji mięśni nadgarstka u dzieci z wrodzonymi niedoborami częściowej redukcji ręki.
potencjalne ograniczenia niniejszego badania są związane z brakiem grupy kontrolnej dopasowanej do wieku, niewielką liczbą dzieci uczestniczących w badaniu i ich szerokim zakresem wieku (od 6 do 16 lat). Wszystkie te czynniki mogły przyczynić się do braku znaczących interakcji. Obecne badanie nie obejmowało grupy kontrolnej dopasowanej do wieku w celu oceny typowego rozwoju aktywacji i siły mięśni u dzieci dopasowanych do wieku w okresie badania. Jednak ramię kontralateralne było używane jako kontrola, jak sugerowano i opisywano w poprzednich badaniach . Liczebność próby dziewięciorga dzieci (2 dziewczynki i 7 chłopców) utrudniła grupowanie uczestników badań według wieku i płci. Na przykład różnica wieku pokazana w tabeli 1, wynikająca z tego międzyosobnicza zmienność siły pokazana w tabeli 2 oraz mała wielkość próby (N = 5) dzieci, które ukończyły wizytę po użyciu protezy ręki z nadrukiem 3D na nadgarstku przez okres 6 miesięcy, mogły przyczynić się do nieistotnych zmian siły stwierdzonych w bieżącym badaniu (Tabela 2). Zmniejszenie koaktywacji zginaczy przedramienia bez zmian siły po zastosowaniu drukowanej protezy ręki 3D jest zgodne z ustaleniami u typowo rozwijających się dzieci, wykazującymi brak korelacji między izometryczną siłą mięśni a koaktywacją ścięgien ścięgien podczas maksymalnych izometrycznych działań mięśni prostowników kolana . Brak korelacji pomiędzy siłą mięśni a koaktywacją mięśni kończyn dolnych u dzieci ilustruje złożoność strategii kontroli motorycznej rozwijającego się układu nerwowo-mięśniowego . Ponadto nakładka aplikatora dynamometru do badania mięśni w niniejszym badaniu była umieszczona na dystalnym końcu dotkniętej ręki i w porównywalnym miejscu u podstawy dłoni ręki, która nie uległa uszkodzeniu. W związku z tym możliwe jest, że błędy w ustawieniu nakładki aplikatora podczas badania wytrzymałościowego ręki nieobciążonej mogły spowodować zmianę ramienia momentowego stawu nadgarstkowego, wpływając na rozwój momentu obrotowego i sztucznie zmniejszając wartości wytrzymałości podane dla ręki nieobciążonej testerem 1 i 7 W Tabeli 2.
przyszłe badania powinny zbadać wpływ stosowania protez kończyn górnych na wzorce aktywacji mózgu kory ruchowej i zmiany plastyczności nerwowej u dzieci doświadczających wrodzonej i nabytej utraty kończyn. Ponadto kompleksowe badanie elektromiograficzne mięśni sterujących protezą kończyny górnej dostarczy krytycznych informacji o stanie wzorców koaktywacji pozostałej struktury mięśniowej dzieci z wrodzonymi redukcjami kończyny górnej. Wreszcie, ustalenie dawki odpowiedzi codziennego stosowania protez i ulepszeń nerwowo-mięśniowych dostarczy klinicystom i pacjentom kluczowych informacji, aby osiągnąć konkretne wyniki kliniczne, wzmacniając obecne programy rehabilitacji protetycznej.