Teknologiske fremskritt for vurdering av skjelvinger

Dato: mars 2020
Utarbeidet av SIC-medlem: Ece Bayram, lege, PhD
Forfattere: Rodger J. Elble, MD, PhD; Dietrich Haubenberger, MD, MHSc; Fatta B. Nahab, MD
Redaktør: Un Jung Kang, MD

Etter hvert som vi i økende grad er avhengige av teknologiske enheter i hverdagen, har vi også begynt å implementere en rekke nye utviklinger i kliniske og forskningsmessige sammenhenger. For å identifisere de nåværende teknologiske alternativene for vurdering av tremor, og muligheten for å bruke dem i klinikken for diagnostiske og sporingsformål, ba vi tre eksperter som aktivt jobber med anvendelse av objektive målinger for tremor om å dele sine synspunkter.

Hva er de nåværende begrensningene for diagnostisering og sporing av tremor? Er subjektive målinger brukt i en klinisk setting pålitelige, og er det behov for objektive målinger?

Elble: Diagnosen av tremor er fortsatt i stor grad basert på sykehistorie og nevrologisk undersøkelse. Bevegelsestransdusere er nyttige i diagnostiseringen av funksjonell tremor og primær ortostatisk tremor, og for å skille fysiologiske og forsterkede fysiologiske tremor fra sentrale nevrogene tremor som Parkinsons tremor og essensiell tremor (ET). Ellers har bevegelsestransdusere begrenset nytteverdi i klinisk diagnose. For vurdering av tremorens alvorlighetsgrad er bevegelsestransdusere svært følsomme og presise, og de gir lineære målinger av tremoramplitude og -frekvens. Alle vurderingsskalaer gir derimot grove estimater av tremoramplitude som avhenger av menneskelig persepsjon. Transdusere må imidlertid monteres sikkert på en kroppsdel ​​for å minimere mekaniske bevegelsesartefakter, og de må monteres på en måte som ikke hindrer kroppsbevegelse. Treghetsmåleenheter (IMU-er) registrerer all bevegelse, ikke bare tremor, og akselerometersignaler inneholder gravitasjonsartefakter som ikke kan fjernes bare ved DC-filtrering. Flere IMU-er er nødvendig for å måle rotasjon (tremor) i individuelle ledd. Omfattende vurdering av tremor i hode, ansikt, øvre lemmer, nedre lemmer og torso er teoretisk mulig, men upraktisk.

Haubenberger: Bruk av apparater for differensialdiagnose er begrenset til spesialiserte klinikker og henvisningssentre, der denne teknologien er etablert. Når det gjelder tremorsporing, er hovedbegrensningen mangelen på tilgjengelige og validerte systemer som kontinuerlig kan overvåke tremorens alvorlighetsgrad i pasienters daglige liv. Selv om noen plattformer for å spore hviletremor og andre bevegelsesforstyrrelser ved Parkinsons sykdom brukes (f.eks. Parkinson Kinetograph), har det ennå ikke blitt vist at noe system pålitelig og sensitivt sporer aksjonstremor ved ET eller andre aksjonstremorsyndromer. Virkningen av en gitt tremoramplitude av en kroppsdel ​​på daglige oppgaver som skriving, drikke av et glass, snakke osv. er ofte avhengig av pasientens subjektive vurdering. Selv om sensorer teknisk sett er i stand til å kvantifisere selve tremoren, kan de ofte ikke fortelle oss hvilken innvirkning denne tremoren faktisk hadde på en gitt oppgave.

Nahab: Ettersom transdusere blir allestedsnærværende i livene våre, pågår det arbeid for å samle inn pålitelige data og bruke dem til å drive meningsfull endring for pasienter. Dessverre er det ikke fastslått hvordan slik informasjon bør brukes klinisk, og leger aner ofte ikke hva de skal gjøre med kliniske data som pasienter deler med dem. Til tross for disse kortsiktige utfordringene, er jeg overbevist om at skjelvvurderinger vil utvides utover de sjeldne kliniske besøkene og gi pasientene mulighet til å bedre forstå sine skjelvsymptomer, respons på behandlinger og deretter bedre kommunisere disse funnene med legen sin.

Hva er de siste teknologiske fremskrittene for vurdering av skjelv?

Elble: Prisen og størrelsen på transdusere har falt kraftig det siste tiåret. Transdusere som kan måle og registrere tremor finnes i de fleste smarttelefoner, smartklokker og aktivitetsmålere, og tremor kan registreres kontinuerlig i en dag eller mer. Skriving og tegning av tremor kan måles med kommersielt tilgjengelige grafikktabeller (digitaliseringsbrett) som brukes rutinemessig i datagrafikk. Kommersiell programvare og gratisprogrammer for dataanalyse er tilgjengelig.

Nahab: De fleste objektive tremormålinger har historisk sett vært avhengige av at pasienten holder eller samhandler med sensoren(e), selv om nyere sensorer (f.eks. kameraer med høy bildefrekvens, nærhetssensorer eller radar) som finnes i mange smarttelefoner nå tillater innsamling av lignende informasjon uten behov for å ha sensoren på kroppen. 

Haubenberger: Den mest spennende utviklingen for meg er anvendelsen av denne teknologien i storskala, prospektive studier i pasientpopulasjoner for å validere denne teknologien ytterligere, samt få mer innsikt i arten av pasienters bevegelsesforstyrrelser under vanlige daglige aktiviteter.

Er disse objektive målene klinisk anvendelige? Hva er de nåværende utfordringene?

Haubenberger: I klinikken til et elektrofysiologisk laboratorium med evnen til objektivt å kvantifisere bevegelse, er disse objektive målene klinisk relevante og anvendelige. Den nåværende utfordringen ligger fortsatt i å overføre objektiv bevegelseskvantifisering utenfor klinikken.

Nahab: Hvis jeg skulle samle inn skjelvingsdata for en uke eller et år på én person, ville jeg sannsynligvis oppdage at alvorlighetsgraden av skjelvingen som er målt, varierer mye med sekund, minutt, time, dag, uke, måned osv. Denne biologiske variasjonen kan forklares med mange ting, som nivå av opphisselse, medisinbruk, tretthet eller potensielt ukjente variasjoner. Å komme til det punktet å forstå driverne bak variasjonen vil føre oss til utviklingen av nye behandlinger, samtidig som vi kan oppdage effekten av en ny medisin mer nøyaktig hvis vi er i stand til å fjerne virkningen av andre variabler. For eksempel varierer alvorlighetsgraden av skjelvinger hos mange individer basert på tidspunktet på døgnet. Hvis vi ikke kontrollerer for dette, kan vi enten over- eller undervurdere effekten av en ny medisin.

Elble: Det er enkelt å feste en IMU på de fleste steder på kroppen, men den registrerte bevegelsen gjenspeiler kanskje ikke tremoren i den kroppsdelen nøyaktig. For eksempel kan ikke en IMU (f.eks. en aktivitetsmåler) på håndleddet måle den komplekse pillerullende tremoren i hånden, men vil være følsom nok til å oppdage når tremor er tilstede. ET og andre former for aksjonstremor måles best ved å registrere tremor under spesifikke oppgaver på en standardisert måte. Hvis dette gjøres uten klinisk veiledning (f.eks. hjemme), kan det være umulig å sikre at transduseren var riktig montert og at oppgavene ble utført riktig.

Kan de noen gang erstatte subjektive målinger i klinikken? Ville overvåking av tremor i hjemmemiljø utfylle vurderingen i klinikken?

Nahab: Svaret for meg er ikke «hvis», men «når» dette vil skje. Helsevesenet beveger seg sakte mot å styrke pasientenes autonomi og myndiggjøring. Dette skiftet kan skremme noen leger til å tro at de vil bli erstattet av «maskiner». Jeg kan ikke se noe lenger fra sannheten enn et slikt scenario. Etter hvert som objektive målinger blir integrert i helseforvaltningen, vil det ganske enkelt bety at pasienter og leger bruker mindre tid på å prøve å forstå og kommunisere «hvordan ting går» og mer tid på å utvikle behandlingsplaner og pålitelig evaluere om disse planene er effektive og gagner pasienten.

Haubenberger: Noen målinger vil kunne erstatte subjektive målinger, andre ikke. Selv om sensorer kan være mer følsomme for å oppdage og kvantifisere tremor og endringer over tid, er ulempen at sensorene kan være «for» følsomme, ettersom små endringer ofte ikke er klinisk relevante eller et iboende element i et naturlig variabelt symptom som tremor. Det har blitt vist at sensorer er like i stand til å fange opp klinisk meningsfulle endringer, sammenlignet med visuelle vurderinger. Fordelen med sensorer for å kvantifisere tremor er muligheten til å utføre denne målingen uten behov for en visuell vurderer, samt muligheten til å registrere og lagre data over lange perioder (24 timer eller mer). Dette åpner muligheter for telemedisinsk anvendelse av fjernsymptomovervåking. Subjektive målinger vil forbli relevante i sammenheng med pasientrapporterte utfall om bevegelses påvirkning på deres daglige gjøremål, noe som til slutt vil drive klinisk beslutningstaking.

Elble: Jeg tviler på at såkalte objektive målinger (dvs. transdusere) noen gang vil erstatte subjektive målinger (dvs. vurderingsskalaer) i klinikken, men det er tydelig at transdusere og skalaer kan brukes til å bekrefte hverandre, hvis bekreftelse er nødvendig (f.eks. i en klinisk studie). Bruken av bevegelsestransdusere er tidkrevende, og gyldigheten deres er begrenset av kompleksiteten i lembevegelse. Bevegelsestransdusere må brukes på en standardisert måte for å unngå økende test-retest-variabilitet. Dataregistrering og -analyse er ikke helt fri for subjektivitet. Digitale videokameraer kan sees på som en form for bevegelsestransduser. Digitaliserte bilder kan analyseres med de samme matematiske metodene for signalanalyse som brukes med data fra akselerometre, gyroskoper, digitaliseringsnettbrett, goniometre osv. Det er tenkelig at nevrologens øye en dag vil bli erstattet av en høyhastighetsdatamaskin og komplekse bildeanalysealgoritmer.

Sammendrag

Basert på våre eksperters synspunkter har teknologi potensial til å hjelpe oss med å vurdere tremor både i og utenfor klinikken på en objektiv måte med større følsomhet og presisjon enn dagens kliniske observasjon. Det finnes spesifikke diagnostiske problemer som kan forbedres ved å ha slike målinger. Gitt den naturlige variasjonen og de spesifikke kontekstene som forårsaker tremor, har disse enhetene så langt spilt en begrenset rolle som diagnostisk verktøy. I tillegg avhenger tremorens innvirkning på livskvaliteten av mange faktorer, som bevegelsens alvorlighetsgrad, bestemte kroppsdeler som er involvert og konteksten for oppgaven som utføres. Bevegelsestransdusere kan gi komplementære data i den kliniske vurderingen, men overføringen til hjemmemiljøet byr på mange flere utfordringer. Likevel er utsiktene til hjemmeovervåking svært spennende og har betydelige implikasjoner for telemedisin. Teknologiske fremskritt med lave kostnader og bred tilgjengelighet av bevegelsessensorer, inkludert forbrukerenheter som klokker og telefoner, vil sannsynligvis påvirke vår diagnose og behandling av tremor, samt livskvaliteten til personer med tremor i nær fremtid. 

Referanser:

1. Elble R, Bain P, João Forjaz M, Haubenberger D, Testa C, Goetz CG, et al. Rapport fra arbeidsgruppen: Skalaer for screening og evaluering av tremor: Kritikk og anbefalinger. Mov Disord. 2013;28(13):1793–800.

2. Elble RJ, McNames J. Bruk av bærbare transdusere for å måle alvorlighetsgraden av tremor. Tremor Other Hyperkinet Mov (NY). 2016;6:375.

3. Bhatia KP, Bain P, Bajaj N, Elble RJ, Hallett M, Louis ED, et al. Konsensusuttalelse om klassifisering av tremor. fra arbeidsgruppen for tremor i International Parkinson and Movement Disorder Society. Mov Disord. 2018;33(1):75–87.

4. Elble RJ. Estimering av endring i tremoramplitude ved bruk av kliniske vurderinger: Anbefalinger for kliniske studier. Tremor Other Hyperkinet Mov (NY). 2018;8:600.

5. Longardner K, Undurraga FV, Nahab FB, Hallett M, Haubenberger D. Hvordan vurderer jeg tremor ved hjelp av ny teknologi? 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 personlige Parkinson-prosjektet: Undersøkelse av sykdomsprogresjon gjennom brede biomarkører ved tidlig Parkinsons sykdom. BMC Neurol. 2019;19(1):160.