Exoskeleton a stimulace míchy pro SCI

V této studii bude celkem 24 účastníků s neúplným poraněním míchy (iSCI) náhodně rozděleno do skupiny EAW+TLS nebo do intervenční skupiny se samotným EAW. Každá skupina subakutní až chronické senzorické a motorické iSCI se bude skládat z 12 účastníků. Za rok bude proškoleno v průměru pět účastníků. Každá skupina absolvuje 60 minut tréninku robotických intervencí na jedno sezení, celkem tedy 80 sezení (3x týdně, po dobu 28 týdnů). Skupina 1: Skupina EAW + TLS dostane 60 minut chůze po zemi za pomoci exoskeletu se simultánním TLS, po které bude následovat 15 minut nadzemního tréninku bez exoskeletu. Skupina 2: Skupina pouze EAW (bez stimulace) dostane 60 minut tréninku chůze po zemi s pomocí exoskeletonu, po kterém bude následovat 15 minut tréninku nad skupinou. Během tréninku/chůze není na tuto skupinu aplikována žádná stimulace.

Tréninková paradigmata.

Skupina 1: EAW+TLS:

Tréninkové protokoly pro 2 skupiny budou mít přesně stejnou strukturu a načasování, s výjimkou přidání komponenty TLS během robotické chůze ve skupině EAW + TLS. Po 3–5 sezeních bude standardizovaný tréninkový protokol zahrnovat formát kruhového tréninku pro 55–60 minut tréninku [5 minut sedni – stoj, 15 minut chůze po rovném dlážděném povrchu, 10 minut chůze po různých površích včetně koberců a keramických dlaždic, 15 minut chůze po dlážděných plochách, 10 minut chůze nahoru a dolů po rampách a průchod dveřmi. Během tréninku bude účastník instruován PT, jak zlepšit svou kinematiku stoje a kroku. Délka tréninku chůze/stoj bude také určena únavou účastníka. Krevní tlak (TK) bude měřen při základní linii vsedě, ve stoje a v pravidelných intervalech během tréninku. Pokud si účastník stěžuje na závratě, točení hlavy nebo jakékoli rozrušení autonomního nervového systému, bude odpočívat vsedě (nohy zvednuté). Po 5 minutách odpočinku se účastník znovu postaví a bude monitorován krevní tlak. Pokud účastník nemůže tolerovat trénink po dobu 60 minut, ukončí trénink a čas tréninku bude zaznamenán pro budoucí analýzu. Před každým tréninkem bude vyhodnocen TK (3 po sobě jdoucí měření TK do 5 mmHg v 1minutových intervalech). Jakmile je BP stabilní, účastník začne trénovat.

Transkutánní míšní stimulace (TLS): TLS bude aplikována během skupinových tréninků EAW+TLS. TLS bude aplikována pomocí dvojice samolepících stimulačních elektrod (průměr 5 cm), umístěných oboustranně nad trnovými výběžky T11/T12. Stimulátor konstantního napětí (stimulátory RT™ 50 Sage, terapie RT, Baltimore, MD) bude dodávat nábojově vyvážené, symetrické, dvoufázové obdélníkové pulzy o šířce 2 ms (1 ms na fázi). Během doby chůze ve všech trénincích skupiny EAW + TLS, TLS při 30 Hz a ~18 V (bude upraveno podle individuálních variací), intenzita vyvolávající parestézie u většiny dermatomů dolních končetin, ale pod motorickým prahem pro svaly dolních končetin (Hofstoetter et al. 2013).

Poznámka: Povrchové stimulátory budou bezdrátové a budou fungovat během všech aspektů EAW na podprahových úrovních, které nebudou nedovolovat aktivaci svalů během tréninku EAW. Zařízení Exoskeleton nebude rušit umístění povrchové stimulační elektrody a parametry stimulace lze modulovat „novým“ zařízením pro zápisník, které je součástí systému.

Vyšetřovatelé budou také hodnotit změny v prostorových časových charakteristikách, kinematice a svalové aktivaci a kvalitu konektivity míšního vlákna (SCFT) zobrazením s vysokým rozlišením v důsledku intenzivního tréninku, protože tyto také ovlivňují zotavení iSCI.

Skupina 2: Samotné školení EAW:

Školení bude zahrnovat použití stejného exoskeletonového zařízení (Ekso Bionics, Berkeley, CA) pro všechny účastníky. Nasazovací zařízení. Každý účastník podstoupí měření, dimenzování a „navlékání“ zařízení exoskeleton. Každý účastník bude následně poučen o správném používání zařízení. Počáteční hodnocení. Všichni jednotlivci projdou hodnocením stánku. Trenažér umístěný za účastníkem pomůže při stabilizaci trupu tím, že aplikuje přední síly na pánev a/nebo zadní síly na ramena, čímž zajistí, že trup a pánev nejsou ohnuty nebo přehnaně nataženy. Trenéři budou pomáhat při výuce pohybu trupu a pánve, aby robotovi usnadnili krok.

Během úvodních 3 tréninkových lekcí bude zařízení exoskeletonu během tréninku připoutáno k systému horní kladky, aby se účastníkům umožnilo bezpečně se přizpůsobit trupu a vyvážit aktivity chůze při chůzi v exoskeletu. Celkovým cílem těchto raných tréninků je udržet kontrolu trupu a končetin během postoje a švihu, které se podobají normálnímu stání a chůzi.