Upper limb functional outcome after stroke: [Contribution to the development of a predictive model for the functional prognosis of hemiplegic patients]

Abstract

Stroke is a major cause of significant morbidity, mortality and disability. Between 15% and 30% of stroke survivors suffer from permanent disability, with 20% requiring institutional care within the 3 months following the acute event. However, most efforts are aimed at predicting vital prognosis instead of functional prognosis. Approximately 70% of stroke survivors show hemiparesis with brachial predominance in the acute phase, which makes upper limb recovery an important and challenging objective. Anticipating functional prognosis would make it possible to define an adequate, objective and individualized rehabilitation program, with more efficient resource allocation. The challenge of current research is to define a reproducible, sensitive and feasible model that predicts patient functionality. This work has the main objective of assessing the predictive value of a group of clinical variables and peripheral blood biomarkers, in determining functional prognosis on the short and medium-term after acute stroke. These biomarkers could theoretically be used to develop further reliable instrument, to predict functional prognosis at an early stage. Two cohorts of patients were included in this work. One cohort was used to validate the Stroke Upper Limb Capacity Scale (SULCS) assessment scale for the Portuguese population. The other, consisting of ischemic stroke patients, was used to develop of a predictive functional model of short- and medium-term prognosis after stroke. Evaluations were made at different time periods in the recovery process, since hospital admission to 6 months after stroke. When assessing a panel of neuroimaging, serum, and clinical markers, there was evidence of correlation between different markers and patient functionality. We emphasize a National Institutes of Health Stroke Scale (NIHSS) score < 13.5 at admission, an Alberta Stroke Program Early CT Score (ASPECTS) score ≥8 within 24 hours of hospital admission and serum levels of S100β protein <140.5 ng/L at 48 hours after hospital admission, as main predictors of good upper limb functioning. Conversely, advanced age was significantly associated with worse upper limb function 12 weeks after stroke. Upper limb functioning measured in acute stroke phase (48 hours) was strongly correlated with general and upper limb functioning in both short and medium-term (3 and 12 weeks respectively). These findings suggest that SULCS in acute phase can provide a valuable insight for medium-term functional recovery, which needs further investigation. S100β levels were identified particularly as a strong predictor of functional outcome after stroke. Therefore, the clinical utility of S100β as predictor of functional recovery after-stroke should be emphasized in clinical practice and more robust large-scale studies with longer follow-up periods should be conducted to further validate the use of this biomarker. An integrative model was built to provide relevant insight when predicting medium-term functional prognosis for the upper limb in the post-stroke period. This information can then be used to develop a specific rehabilitation program aimed to ensure that patients reach their maximum rehabilitation potential at a lower cost. This would allow the physician to establish a better resource allocation. Following exhaustive statistical analysis of all variables, we identified a model that uses a combination of three different predictors, including S100β levels, age, and NIHSS score. This scientific project allowed us to valuably contribute to clinical research in the context of physical and rehabilitation medicine, highlighting the necessity of translational science, which has paramount importance on building predictive models that integrate the laboratory, clinical and functional components.

O acidente vascular cerebral (AVC) continua a ser manifestamente uma patologia com significante morbidade, mortalidade e incapacidade. Entre 15% e 30% dos sobreviventes do pós AVC sofrem de incapacidade permanente, sendo que 20% exigem cuidados institucionais nos 3 meses após a lesão. Assiste-se, porém, a um interesse particular na previsão do prognóstico vital em detrimento do prognóstico funcional. Aproximadamente 70% dos sobreviventes de AVC apresentam na fase aguda hemiplegia de predomínio braquial, o que torna a recuperação do membro superior um importante e desafiante objetivo. Antecipar o prognóstico funcional permitiria definir um programa de reabilitação adequado, objetivo e individualizado, com uma alocação de recursos mais eficiente. O grande desafio da investigação atual é definir um modelo reprodutível, sensível e exequível, preditor da funcionalidade do doente. Este trabalho teve como objetivo avaliar o valor preditivo de um conjunto de variáveis clínicas e biomarcadores no sangue periférico para determinar o prognóstico funcional a curto e médio prazo em doentes com AVC numa fase aguda. Estes seriam utilizados para o desenvolvimento de um instrumento fiável a ser aplicado na prática clínica com o propósito de determinar precocemente o prognóstico funcional destes doentes. Foram incluídos dois coortes de doentes. Um primeiro coorte foi utilizado para validar a escala Stroke Upper Limb Capacity Scale (SULCS) para utilização na população portuguesa. O segundo coorte, constituído por doentes com AVC isquémico, teve como objetivo o desenvolvimento de um modelo preditivo da funcionalidade do membro superior e funcionalidade global, a curto e médio prazo em doentes com AVC. A avaliação dos doentes efetuou-se em vários tempos do processo de recuperação do evento agudo, desde a admissão hospitalar até aos 6 meses após AVC agudo. Ao avaliar um painel de marcadores clínicos, serológicos e de neuroimagem, alguns destes mostraram correlação com a funcionalidade dos doentes ao longo do processo de recuperação funcional. Destacámos assim no nosso estudo como principais preditores de boa funcionalidade do membro superior às 12 semanas após o AVC a pontuação à admissão na unidade de AVC na escala National Institutes of Health Stroke Scale (NIHSS) < 13,5 , a pontuação da escala Alberta Stroke Program Early CT Score (ASPECTS) ≥8 nas primeiras 24 horas após a admissão hospitalar e os níveis séricos de proteína S100β <140,5 ng/L às 48 horas após a admissão hospitalar. Por outro lado, a idade avançada foi significativamente associada com pior funcionalidade do membro superior 12 semanas após o AVC. A funcionalidade do membro superior medida na fase aguda do AVC (às 48 horas) foi fortemente correlacionada com o funcionalidade geral e funcionalidade do membro superior após o AVC tanto a curto como a médio prazo (3 e 12 semanas). Estes resultados sugerem que a pontuação SULCS na fase aguda do AVC pode fornecer informações valiosas para a recuperação funcional a médio prazo, o que justifica a investigação em estudos futuros. O nível sérico da proteína S100β foi particularmente identificado como um biomarcador de funcionalidade após o AVC. A utilidade clínica da S100β como um preditor de recuperação funcional após o AVC deve ser enfatizada na prática clínica, todavia estudos mais robustos, de maior dimensão e com períodos de acompanhamento mais longos, deverão ser realizados para a validação adicional deste biomarcador. Procurou-se a criação de um modelo integrativo para fornecer informações relevantes com vista à previsão do prognóstico funcional a médio-prazo para o membro superior no período pós-AVC. Esta informação poderá ser usada, desde o início, numa abordagem personalizada do programa de reabilitação, com o objetivo de garantir que os doentes podem atingir o seu potencial máximo de reabilitação de forma mais rápida e com custos mais baixos, permitindo ao clínico uma mais eficiente alocação dos recursos. Após a análise estatística exaustiva de todas as variáveis em estudo, identificamos um modelo usando a combinação de três preditores diferentes, nível da proteína S100β, idade e a pontuação na escala NIHSS. Este projeto científico permitiu-nos contribuir de forma valorosa para a investigação clínica no contexto da medicina física e reabilitação e destacar a necessidade e o valor acrescentado da ciência translacional, que é fundamental na construção de modelos preditivos que integrem os conteúdos laboratoriais, clínicos e funcionais.