Teknologiska framsteg för tremorbedömning

Datum: mars 2020
Förberedd av SIC-medlem: Ece Bayram, läkare, PhD
författare: Rodger J. Elble, MD, PhD; Dietrich Haubenberger, MD, MHSc; Fatta B. Nahab, MD
Redaktör: Un Jung Kang, MD

I takt med att vi i allt högre grad förlitar oss på tekniska apparater i våra dagliga liv har vi börjat implementera en rad nya utvecklingar även i kliniska och forskningsmässiga miljöer. För att identifiera de nuvarande tekniska alternativen för tremorbedömning, och möjligheten att tillämpa dem på kliniken för diagnostiska och spårningsändamål, bad vi tre experter som aktivt arbetar med tillämpning av objektiva mått på tremor att dela med sig av sina åsikter.

Vilka är de nuvarande begränsningarna för diagnos och spårning av tremor? Är subjektiva mått som används i en klinisk miljö tillförlitliga, och finns det behov av objektiva mått?

Elblé: Tremordiagnos baseras fortfarande till stor del på anamnes och neurologisk undersökning. Rörelsegivare är användbara vid diagnos av funktionell tremor och primär ortostatisk tremor och för att skilja fysiologiska och förstärkta fysiologiska tremor från centrala neurogena tremor såsom Parkinsons tremor och essentiell tremor (ET). Annars har rörelsegivare begränsad användbarhet vid klinisk diagnos. För bedömning av tremorns svårighetsgrad är rörelsegivare mycket känsliga och exakta, och de ger linjära mått på tremorns amplitud och frekvens. Alla skattningsskalor ger däremot grova uppskattningar av tremorns amplitud som är beroende av mänsklig perception. Givare måste dock monteras säkert på en kroppsdel ​​för att minimera mekaniska rörelseartefakter, och de måste monteras på ett sätt som inte hindrar kroppsrörelser. Tröghetsmätningsenheter (IMU) registrerar all rörelse, inte bara tremor, och accelerometersignaler innehåller gravitationsartefakter som inte kan tas bort enbart genom DC-filtrering. Flera IMU behövs för att mäta rotation (tremor) vid enskilda leder. En omfattande bedömning av tremor i huvud, ansikte, övre extremiteter, nedre extremiteter och bål är teoretiskt möjligt men opraktiskt.

Haubenberger: Användningen av apparater för differentialdiagnos är begränsad till specialiserade kliniker och remisscenter, där denna teknik är etablerad. När det gäller tremorspårning är den största begränsningen bristen på tillgängliga och validerade system som kontinuerligt kan övervaka tremorns svårighetsgrad i patienters dagliga liv. Medan vissa plattformar för att spåra vilotremor och andra rörelsestörningar vid Parkinsons sjukdom används (t.ex. Parkinson Kinetograph), har inget system ännu visat sig tillförlitligt och känsligt spåra aktionstremor vid vilotremor eller andra aktionstremorsyndrom. Inverkan av en given tremoramplitud hos en kroppsdel ​​på dagliga uppgifter som att skriva, dricka ur ett glas, tala etc. beror ofta på patientens subjektiva bedömning. Även om sensorer tekniskt sett är kapabla att kvantifiera själva tremorn, kan de ofta inte berätta för oss vilken inverkan denna tremor faktiskt hade på en given uppgift.

Nahab: I och med att givare blir alltmer vanliga i våra liv pågår arbete med att samla in tillförlitliga data och använda dem för att åstadkomma meningsfulla förändringar för patienter. Tyvärr har det inte fastställts hur sådan information bör användas kliniskt, och läkare har ofta ingen aning om vad de ska göra med kliniska data som patienter kan dela med sig av. Trots dessa utmaningar på kort sikt är jag övertygad om att tremorbedömningar kommer att utvidgas bortom de sällsynta kliniska besöken och ge patienterna möjlighet att bättre förstå sina tremorsymtom, deras svar på behandlingar och sedan bättre kommunicera dessa resultat med sin läkare.

Vilka är de senaste tekniska framstegen för tremorbedömning?

Elblé: Priset och storleken på givare har minskat kraftigt under det senaste decenniet. Givare som kan mäta och registrera tremor finns i de flesta smartphones, smartklockor och aktivitetsmätare, och tremor kan registreras kontinuerligt i en dag eller mer. Skriv- och ritning av tremor kan mätas med kommersiellt tillgängliga grafiktabeller (digitaliseringsplattor) som används rutinmässigt i datorgrafik. Kommersiell programvara och gratisprogram för dataanalys finns tillgängliga.

Nahab: De flesta objektiva tremorsmätningar har historiskt sett förlitat sig på att patienten håller eller interagerar med sensorn/sensorerna, även om nyare sensorer (t.ex. kameror med hög bildfrekvens, närhetssensorer eller radar) som finns i många smartphones nu möjliggör insamling av liknande information utan att sensorn behöver vara på kroppen. 

Haubenberger: Den mest spännande utvecklingen för mig är tillämpningen av denna teknik i storskaliga, prospektiva studier i patientpopulationer för att validera tekniken ytterligare samt få mer insikter om patienters rörelsestörningar under vanliga dagliga aktiviteter.

Är dessa objektiva mått kliniskt tillämpbara? Vilka är de nuvarande utmaningarna?

Haubenberger: I den kliniska miljön på ett elektrofysiologiskt laboratorium med förmågan att objektivt kvantifiera rörelse är dessa objektiva mått kliniskt relevanta och tillämpbara. Den nuvarande utmaningen ligger fortfarande i att överföra objektiv rörelsekvantifiering utanför kliniken.

Nahab: Om jag skulle samla in tremordata för en person under en vecka eller ett år, skulle jag sannolikt upptäcka att den uppmätta tremorns svårighetsgrad varierar kraftigt per sekund, minut, timme, dag, vecka, månad etc. Denna biologiska variation kan förklaras av många saker, såsom nivå av upphetsning, läkemedelsanvändning, trötthet eller någon potentiellt okänd variation. Att förstå orsakerna till variationen leder till utvecklingen av nya behandlingar, samtidigt som det gör det möjligt för oss att mer exakt upptäcka effekten av ett nytt läkemedel om vi kan eliminera effekterna av andra variabler. Till exempel varierar tremorns svårighetsgrad hos många individer beroende på tid på dagen. Om vi ​​inte kontrollerar för detta kan vi antingen över- eller underskatta effekten av ett nytt läkemedel.

Elblé: Det är enkelt att fästa en IMU på de flesta ställen på kroppen, men den registrerade rörelsen kanske inte korrekt återspeglar tremorn i den kroppsdelen. Till exempel kan en IMU (t.ex. aktivitetsmonitor) på handleden inte mäta den komplexa pillerrullande tremorn i handen, men den är tillräckligt känslig för att upptäcka när tremor föreligger. Aktionstremor och andra former av aktionstremor mäts bäst genom att registrera tremor under specifika uppgifter på ett standardiserat sätt. Om detta görs utan klinisk övervakning (t.ex. hemma) kan det vara omöjligt att säkerställa att givaren var korrekt monterad och att uppgifterna utfördes korrekt.

Kan de någonsin ersätta subjektiva mätningar i kliniken? Skulle övervakning av tremor i hemmiljö komplettera bedömningen i kliniken?

Nahab: Svaret för mig är inte "om" utan "när" detta kommer att hända. Hälso- och sjukvården rör sig långsamt mot att öka patienters autonomi och egenmakt. Denna förändring kan skrämma vissa läkare att tro att de kommer att ersättas av "maskinerna". Jag kan inte se något längre ifrån sanningen än ett sådant scenario. I takt med att objektiva mått integreras i hälsohanteringen kommer det helt enkelt att innebära att patienter och läkare lägger mindre tid på att försöka förstå och kommunicera "hur det går" och mer tid på att utveckla hanteringsplaner och tillförlitligt utvärdera om dessa planer är effektiva och gynnar patienten.

Haubenberger: Vissa mätningar kommer att kunna ersätta subjektiva mätningar, andra inte. Även om sensorer kan vara känsligare för att upptäcka och kvantifiera tremor och dess förändringar över tid, finns det en nackdel att sensorerna kan vara "för" känsliga, eftersom små förändringar ofta inte är kliniskt relevanta eller en inneboende del av ett naturligt variabelt symptom som tremor. Det har visat sig att sensorer är lika kapabla att fånga kliniskt meningsfulla förändringar, jämfört med visuella bedömningar. Fördelen med sensorer för att kvantifiera tremor är möjligheten att utföra denna mätning utan behov av en visuell bedömare, samt möjligheten att registrera och lagra data under långa perioder (24 timmar eller mer). Detta öppnar möjligheter för telemedicinsk tillämpning av fjärrövervakning av symptom. Subjektiva mätningar kommer att förbli relevanta i samband med patientrapporterade resultat om rörelsens inverkan på deras dagliga symtom, vilket i slutändan kommer att driva kliniskt beslutsfattande.

Elblé: Jag tvivlar på att så kallade objektiva mått (dvs. givare) någonsin kommer att ersätta subjektiva mått (dvs. skattningsskalor) i kliniken, men det är tydligt att givare och skalor kan användas för att bekräfta varandra, om bekräftelse behövs (t.ex. i en klinisk prövning). Användningen av rörelsegivare är tidskrävande, och deras validitet begränsas av komplexiteten i extremiteternas rörelser. Rörelsegivare måste användas på ett standardiserat sätt för att undvika ökad test-retest-variabilitet. Dataregistrering och analys är inte helt fria från subjektivitet. Digitala videokameror kan ses som en form av rörelsegivare. Digitaliserade bilder kan analyseras med samma matematiska metoder för signalanalys som används med data från accelerometrar, gyroskop, digitaliseringsplattor, goniometrar etc. Det är tänkbart att neurologens öga en dag kommer att ersättas av en höghastighetsdator och komplexa bildanalysalgoritmer.

Sammanfattning

Baserat på våra experters synpunkter har tekniken potential att underlätta vår bedömning av tremor både inom och utanför kliniken på ett objektivt sätt med större känslighet och precision än nuvarande kliniska observationer. Det finns specifika diagnostiska problem som kan förbättras genom att ha sådana mätningar. Med tanke på den naturliga variationen och de specifika sammanhang som producerar tremor har dessa enheter hittills spelat en begränsad roll som diagnostiskt verktyg. Dessutom beror tremorns inverkan på livskvaliteten på många faktorer, såsom rörelsens svårighetsgrad, specifika kroppsdelar som är inblandade och sammanhanget för den uppgift som utförs. Rörelsesensorer kan ge kompletterande data i den kliniska bedömningen, men översättningen till hemmiljön innebär många fler utmaningar. Möjligheten till hemövervakning är dock mycket spännande och har betydande konsekvenser för telemedicin. Tekniska framsteg med låg kostnad och bred tillgänglighet av rörelsesensorer, inklusive konsumentenheter som klockor och telefoner, kommer sannolikt att påverka vår diagnos och behandling av tremor, såväl som livskvaliteten för personer med tremor inom en snar framtid. 

Referenser:

1. Elble R, Bain P, João Forjaz M, Haubenberger D, Testa C, Goetz CG, et al. Rapport från arbetsgruppen: Skalor för screening och utvärdering av tremor: Kritik och rekommendationer. Mov Disord. 2013;28(13):1793–800.

2. Elble RJ, McNames J. Användning av bärbara givare för att mäta tremors svårighetsgrad. Tremor Other Hyperkinet Mov (NY). 2016;6:375.

3. Bhatia KP, Bain P, Bajaj N, Elble RJ, Hallett M, Louis ED, et al. Konsensusutlåtande om klassificering av tremor. från arbetsgruppen för tremor vid International Parkinson and Movement Disorder Society. Mov Disord. 2018;33(1):75–87.

4. Elble RJ. Uppskattning av förändring i tremoramplitud med hjälp av kliniska bedömningar: Rekommendationer för kliniska prövningar. Tremor Other Hyperkinet Mov (NY). 2018;8:600.

5. Longardner K, Undurraga FV, Nahab FB, Hallett M, Haubenberger D. Hur bedömer jag tremor med hjälp av ny teknik? Mov Disord Clin Pract. 2019;6(8):733–4.

6. Bloem BR, Marks WJ, Silva De Lima AL, Kuijf ML, Van Laar T, Jacobs BPF, et al. Det personliga Parkinsonprojektet: Undersökning av sjukdomsprogression genom breda biomarkörer vid tidig Parkinsons sjukdom. BMC Neurol. 2019;19(1):160.