Účinky rekvalifikace chůze na biomechaniku dolních končetin

Ke zkoumání účinků 10týdenní intervence přetrénování chůze na moment addukce kolena bude použit design randomizované kontrolované studie s čekací listinou. Účastníci budou náhodně rozděleni buď do intervenční skupiny, nebo do kontrolní skupiny. Intervenční skupina bude dále rozdělena na dvě skupiny. Jedna skupina se bude skládat z účastníků, kteří nejvíce snížili kolenní addukční moment (KAM) se změněnou chůzí progrese chodidla, a druhá bude sestávat z účastníků, kteří nejúčinněji redukují KAM pomocí štíhlé chůze trupu během předběžného hodnocení. Účastníci poté provedou 8 rekvalifikačních relací chůze po dobu 8 týdnů (jedno sezení týdně) s použitím své specifické strategie modifikace chůze (intervence) nebo s jejich normální chůzí (kontrola). V rámci návrhu čekací listiny budou na konci 10 týdnů pacienti zařazení do kontrolní skupiny přeřazeni k jejich dříve určenému zásahu specifické úpravy chůze pro pacienta. Cílem je minimalizovat opotřebení a zvýšit efektivní velikost vzorku.

Po příjezdu do laboratoře si účastníci budou muset přečíst a podepsat informovaný souhlas. Bude zaznamenána výška a hmotnost účastníka. Bolest a funkce budou hodnoceny pomocí dotazníku Western Ontario and McMaster University Arthritis (WOMAC) a numerické hodnotící stupnice (NRS) od nuly do 10, kde nula představuje žádnou bolest a 10 nejvyšší úroveň bolesti. Experimentální končetina je pro účely této studie definována jako noha s diagnostikovanou symptomatickou TFJ OA nebo nejsymptomatičtější končetina v případě bilaterální OA. Účastníci budou vybaveni 4 povrchovými elektromyogramy (sEMG) umístěnými na přímý femoris, vastus medialis, biceps femoris a semitendinosus experimentální končetiny. EMG senzory budou použity k záznamu svalové aktivity během základního testu. Účastníci pak budou mít na trup a dolní končetiny připevněno 53 retroreflexních značek. Statická kalibrační zkouška systému pro zachycení pohybu VICON bude provedena tak, že účastníci budou stát na nejpřednější silové desce s oběma chodidly zarovnanými s předozadní osou laboratoře. Účastníci také provedou dynamickou kalibraci dokončením tří rotací kyčle ve směru hodinových ručiček, které budou použity k odhadu center kyčelního kloubu. Účastníci poté absolvují 5 základních testů chůze spolu s 6metrovým chodníkem svou preferovanou rychlostí. Účastníci budou muset chodit 12 minut na běžeckém pásu a budou zaznamenána další data. Účastníci pak budou muset provést 9 podmínek se změněnou chůzí progrese nohy nebo chůzí štíhlou trupem, aby zjistili, která strategie je nejúčinnější při snižování KAM. Účastníci nejprve dostanou standardizované slovní instrukce, jak dosáhnout instruované modifikace chůze. Účastníkům pak bude poskytnuta haptická biofeedback v reálném čase, aby bylo zajištěno, že úspěšně dosáhnou požadované velikosti modifikace chůze. Kinematická data shromážděná ve Viconu budou streamována do Matlabu (Mathworks, Natick, MA) pro výpočet úhlů spojů v reálném čase. Účastníci obdrží zpětnou vazbu z hmatových senzorů připevněných buď k laterálně-proximální části fibuly (progrese nohy) nebo středu lopatky (laterální úklon trupu) experimentální strany pomocí hypoalergenní oboustranné pásky. Jedna vibrace bude indikovat požadované snížení parametru cílové chůze, zatímco dvě vibrace budou indikovat požadované zvýšení. Při každém kroku bude poskytnuta zpětná vazba a žádné vibrace nebudou indikovat, že není potřeba žádná korekce. Pokus bude považován za platný pouze v případě, že se účastník plně dotkl silových plátů dvakrát nohou experimentální končetiny a upravený parametr byl v předepsaném cílovém rozsahu. Kromě toho budou účastníci muset udržovat průměrnou rychlost chůze ±5 % vzhledem k výchozí hodnotě, aby byly zkoušky považovány za úspěšné. Úprava, která má být dokončena v základní relaci, bude náhodně vybrána pro každého účastníka. Po dokončení těchto zkoušek se účastníci vrátí do laboratoře během téhož týdne, aby dokončili 5 dalších základních zkoušek a tři zkoušky podle toho, kterou modifikaci chůze neprovedli první den. Každá základní relace sběru dat bude trvat přibližně jednu hodinu.

Účastníci budou poté náhodně rozděleni buď do intervenční skupiny, nebo do kontrolní skupiny. Intervenční skupina bude dále rozdělena na dvě skupiny. Jedna skupina se bude skládat z účastníků, kteří nejvíce snížili KAM se změněnou progresí chůze, a druhá se bude skládat z účastníků, kteří nejúčinněji sníží KAM s chůzí štíhlou trupem. Účastníci poté provedou 8 rekvalifikačních relací chůze po dobu 8 týdnů (jedno sezení týdně) s použitím své specifické strategie modifikace chůze (intervence) nebo s jejich normální chůzí (kontrola). Během rekvalifikace chůze budou účastníci chodit na běžeckém pásu Woodway Desmo (Woodway, Waukesha, WI) umístěném ve středu kalibrované objemové plochy (přibližně 0,5 x 1,5 metru). K záznamu kinematiky chůze bude použit tříkamerový vysokorychlostní systém analýzy pohybu (Vicon, Oxford, Anglie) vzorkování při 200 Hz. Označené anatomické body (buď C7 a T10 nebo zadní patní a 2. metatarzální falangeální kloub) budou označeny ultrafialovým perem, které umožní viditelnost po dobu jednoho týdne, a budou znovu aplikovány při dalších návštěvách. To zlepší opakovatelnost umístění markerů během fáze nácviku chůze. Před zahájením každé rekvalifikace chůze bude poskytnuto pětiminutové dynamické zahřátí; účastníci pak budou chodit se svou individualizovanou strategií modifikace chůze po dobu 20 minut. Účastníkům bude poskytnuta hmatová zpětná vazba stejným způsobem jako ve fázi individualizace nebo budou pokračovat v chůzi bez zpětné vazby. Během lekcí bude implementován návrh slábnoucí zpětné vazby, který postupně integruje získávání a přenos úkolů a pomáhá usnadnit internalizaci naučené dovednosti. Během prvních 2 týdnů bude na každém kroku poskytována biofeedback v reálném čase (RTB). Třetí a čtvrtý týden bude RTB poskytován při prvních 3 úderech experimentální nohy a zadržen při čtvrtém, což znamená 25% snížení. Během pátého a šestého týdne bude poskytována zpětná vazba o střídavých úderech nohou snižujících dodávku frekvence RTB na 50 %. Během posledních dvou týdnů přeškolování chůze nebude poskytnuta žádná zpětná vazba v prvních třech krocích, ale ve čtvrtém snížení frekvence RTB na 25 %.

Mezi rekvalifikačními sezeními chůze budou subjekty instruovány, aby si svou získanou strategii chůze samostatně procvičovaly mimo laboratorní sezení, ke kterému dojde při absenci zpětné vazby. Budou instruováni, aby trénovali alespoň 10 minut denně, a budou jim poskytnuty týdenní záznamy o aktivitě k zaznamenání denní doby a množství procvičované každý den během osmi týdnů přeškolování chůze. Tréninkové protokoly budou zasílány týdně. Analýza nadzemní chůze a 12 minut chůze na běžeckém pásu budou provedeny v týdnu 4 (první post-test) a 9 (2. post-test) v průběhu intervence ke sledování osvojování dovedností. Toto testování bude stejné jako základní testy, ale účastníci budou instruováni, aby chodili pouze za použití své specifické strategie modifikace chůze. Během testů získávání nebo udržení dovedností nebude poskytnuta žádná zpětná vazba. Následné testování bude probíhat jeden, tři a šest měsíců a také jeden rok po intervenci, aby se změřilo zachování předepsaných úprav chůze.