Évaluation assistée par robot des déficits proprioceptifs de la cheville chez les adultes atteints d’AVC chronique et les lésions cérébrales associées

Contexte académique

L’accident vasculaire cérébral (AVC) est une maladie du système nerveux courante qui entraîne souvent un dysfonctionnement des membres du côté affecté, affectant l’équilibre et le contrôle de la marche du patient. La proprioception est la capacité de percevoir la posture et les mouvements du corps, fournie par les mécanorécepteurs situés dans les muscles, les articulations, les tendons et la peau. Ces sensations sont essentielles pour maintenir l’équilibre et le contrôle de la marche. Des études existantes ont montré que les survivants d’AVC ont souvent des dommages proprioceptifs de la cheville, en particulier une perte de sens de la position et du mouvement de la cheville. Cependant, il existe peu d’études systématiques sur le sens de la position et du mouvement de la cheville. [Cho et al., 2021] ont trouvé que les déficits proprioceptifs de la cheville sont un prédicteur fort de l’altération de la fonction d’équilibre chez les patients atteints d’AVC ; [Tuthill et al., 2018; Goble et al., 2011] ont souligné que les échelles de notation cliniques traditionnelles ne peuvent détecter que les déficits proprioceptifs les plus sévères et ne sont pas assez sensibles pour les déficits légers. Par conséquent, cette étude vise à quantifier les déficits proprioceptifs de la cheville après un AVC à l’aide de la technologie robotique et à déterminer les sites de lésions cérébrales associées.

Source de l’article

Cet article a été co-écrit par Qiyin Huang (University of Minnesota), Naveen Elangovan (University of Minnesota), Mingming Zhang (Southern University of Science and Technology) et Ann Van de Winckel (University of Minnesota) ainsi que Jürgen Konczak (University of Minnesota). L’article a été publié dans le Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation (2024), et est accessible via le lien suivant : https://doi.org/10.1186/s12984-024-01396-9.

Processus et méthodes de recherche

Participants

La recherche a inclus 12 adultes atteints d’AVC chronique (âge moyen 54±10,9 ans, moyenne de 6 ans après l’AVC) ainsi que 13 participants de contrôle appariés en âge et en sexe (âge moyen 54±15,3 ans). Tous les participants ont fourni un consentement éclairé écrit avant l’expérience et ont été assurés d’avoir une fonction cognitive normale via le test Mini-Mental State Examination (MMSE).

Test proprioceptif assisté par machine

Cette étude a utilisé un système d’évaluation proprioceptive de la cheville robotisé pour les tests, composé d’un moteur à courant continu et d’un encodeur intégré, permettant une rotation précise de la planche à pied. Les participants ont été soumis à une extension passive de la cheville par le robot à deux positions ou vitesses différentes, puis ont obtenu les seuils de différence juste perceptible (JND) et l’intervalle d’incertitude (IU) par des méthodes psychologiques, ces deux indicateurs mesurant respectivement la déviation et la précision de la proprioception.

Conception de l’expérimentation

Le protocole de test pour chaque sujet comprenait deux parties : le test du sens de la position et le test du sens du mouvement. Dans le test de sens de la position, le robot fléchissait passivement le pied d’une position neutre à deux angles différents et maintenait pendant 2 secondes. La gamme d’amplitude pour le stimulus de comparaison (PC) était de 8,3 à 14,6 degrés. Dans le test du sens du mouvement, la gamme de vitesse du stimulus de comparaison avec le robot était de 5,2 à 9,4 degrés/seconde. Dans chaque test, le robot fournissait le stimulus de référence et de comparaison dans un ordre aléatoire, et les participants devaient répondre à quelle action était dépassée/plus rapide, puis le stimulus de comparaison suivant était choisi par un algorithme bayésien adaptatif.

Analyse des données

L’étude a inclus les données de 30 essais, ajustant les données de différences sensibles des sujets avec une fonction logistique de Weibull pour obtenir les seuils de différence juste perceptible (JND) qui représentent la déviation de la perception, et l’IU qui représente la précision de la perception. L’analyse statistique a utilisé le test de Welch et le test de Wilcoxon-Mann-Whitney pour comparer les différences entre les groupes, et la corrélation a utilisé les analyses de Spearman ou Pearson.

Analyse des lésions cérébrales

Les scans IRM des participants ont été analysés en utilisant le logiciel d’imagerie cérébrale standard (MRIcron et SPM12) pour la délimitation manuelle des lésions et l’analyse cartographique paramétrique statistique (SPM). En normalisant spatialement les scans IRM des lésions cérébrales graves, le volume des lésions cérébrales de chaque sujet a été obtenu et lié à ses déficits proprioceptifs pour analyse.

Résultats de l’étude

Caractéristiques des déficits proprioceptifs

Cette étude a découvert que 83% des adultes atteints d’AVC présentaient des anomalies dans leur sens de la position, de leur mouvement, ou les deux. Comparé au groupe de contrôle, le groupe AVC a montré une augmentation significative des seuils de différence juste perceptible (JND), avec une augmentation de 77% pour le sens de la position et de 153% pour le sens du mouvement. La précision de la proprioception (IU) a également significativement augmenté, avec une augmentation de 148% pour le sens de la position et de 78% pour le sens du mouvement.

Lésions cérébrales associées aux déficits proprioceptifs

Les sites de lésion cérébrale dans le groupe AVC étaient concentrés dans plusieurs régions du cortex cérébral, y compris le cortex somatosensoriel primaire, le cortex pariétal postérieur, le cortex moteur primaire, le lobe frontal, l’insula et la région temporopariétale. Cela indique que ces régions du cerveau sont étroitement liées au traitement de la proprioception de la cheville.

Conclusion et importance

Cette étude a quantifié pour la première fois de manière systématique les déficits de sens de la position et du mouvement de la cheville chez les adultes atteints d’AVC chronique, découvrant que la plupart des patients atteints d’AVC ont des déficits proprioceptifs. De plus, ces déficits sont étroitement liés à des régions spécifiques de lésions cérébrales. En combinant la technologie robotique avec des méthodes psychophysiques, cette étude fournit des méthodes et des bases plus précises et fiables pour les futures évaluations cliniques et réhabilitations.

Points saillants de l’étude

1. Évaluation systématique : Première évaluation systématique des déficits proprioceptifs de positionnement et de mouvement de la cheville chez les adultes atteints d’AVC chronique.
2. Mesure de haute précision : Quantification de la déviation et de la précision de la proprioception à l’aide de la technologie robotique et des méthodes psychophysiques.
3. Corrélation avec les lésions cérébrales : Première exposition détaillée de la corrélation entre les déficits proprioceptifs de la cheville et les régions spécifiques de lésions cérébrales.

Valeur appliquée de l’étude

Cette étude démontre le potentiel d’application de la technologie robotique dans la détection des déficits proprioceptifs après un AVC, fournissant direction et outils pour les futurs traitements de réhabilitation. Ces découvertes aideront à concevoir des programmes de réhabilitation plus efficaces, améliorant ainsi l’équilibre et la marche chez les patients atteints d’AVC, réduisant le risque de chutes et améliorant la qualité de vie.

Cette recherche sur les déficits proprioceptifs de la cheville après un AVC et les lésions cérébrales associées offre de nouvelles perspectives et méthodes pour les futures recherches scientifiques et pratiques cliniques.