Zachování biologické zpětné vazby u jedinců s AKA

Více než dva miliony Američanů v současnosti žijí s úplnou nebo částečnou ztrátou končetiny a každý rok dojde k dalším 185 000 amputacím. K většině amputací dochází na dolních končetinách. Existuje mnoho potenciálních příčin amputace, ale většinu lze připsat vaskulárním onemocněním, jako je diabetes, traumatické poranění a rakovina. Pro tyto jedince hrají protetické pomůcky důležitou roli při obnově mobility a umožňují jim účastnit se každodenních činností. Když se však pacienti učí používat tato zařízení, často mění své pohybové vzorce, aby kompenzovali bolest nebo nepohodlí, sníženou schopnost cítit, co jejich protetická končetina dělá, a/nebo strach z pádu. Změnou svých pohybových vzorců budou mít pacienti tendenci mít neporušenou nohu, což prokazatelně vede k dlouhodobému poškození kloubů a chronickému zranění. Pro perspektivu, 75 % veteránů ve Spojených státech žijících s amputací je diagnostikováno s následným onemocněním ovlivňujícím jejich zdraví svalů, kostí a/nebo kloubů. Proto jsou terapeutická sezení, známá jako rekvalifikace chůze, nedílnou součástí výuky uživatelů protéz, aby chodili bezpečným a účinným způsobem.

S nedávným pokrokem v nositelné technologii začali výzkumníci a terapeuti zkoumat použití systémů biologické zpětné vazby, které by pomohly s touto rekvalifikací. V těchto systémech se nositelné senzory používají k měření toho, jak se pacient pohybuje v reálném čase, a mohou poskytnout informace o tom, kolik času stráví na každé noze a kolik se každý kloub během chůze pohybuje. Biofeedback se týká procesu sdělování informací z těchto senzorů zpět pacientům, kteří je instruují, zda potřebují změnit své pohyby. Předchozí výzkum ukázal, že tyto systémy mají vynikající potenciál pomoci pacientům s tělesným postižením zlepšit kvalitu jejich pohybu. Poměrně málo výzkumů však prozkoumalo, jak dobře jedinci s amputací nohou nad kolena reagují na biofeedback během přeškolování chůze. Důležité je, že otázka, zda nové pohybové vzorce vyučované pomocí biofeedbacku přetrvají i po skončení tréninku, zůstává nezodpovězena.

Primárním cílem tohoto výzkumu je proto zjistit, zda je biofeedback proveditelným nástrojem pro rekvalifikaci chůze s uživateli nadkolenní protézy (včetně protetického kolena, kotníku a chodidla). Aby bylo možné odpovědět na tyto otázky, čtyřicet jedinců, kteří v současné době používají nadkolenní protetické systémy, absolvuje jediné školení biofeedbacku. Polovina těchto populací bude z civilního obyvatelstva a polovina budou vojenští veteráni. Během tohoto tréninku bude systém biofeedbacku aplikovat krátké vibrace - podobné těm, které generují mobilní telefony - na jejich kůži pokaždé, když pacient během chůze dosáhne požadovaného stupně rotace kyčle. Účastníci budou instruováni, aby neustále zvyšovali pohyb kyčlí, dokud neucítí vibrace na každém kroku. Před tréninkem budou vybaveni nositelným systémem zachycování pohybu, tlakovými senzory zabudovanými v jejich botách a nositelným monitorem srdečního tepu. Pomocí těchto zařízení budou výzkumníci měřit vzorce chůze účastníků bez biofeedbacku a určit jejich aktuální schopnosti. Jakmile je trénink dokončen, budou jejich vzorce chůze znovu změřeny, nejprve při použití systému biofeedback a poté znovu patnáct minut a třicet minut poté, co byl systém biofeedback odstraněn. Data naměřená během těchto testů umožní výzkumníkům vypočítat skóre funkční mobility, které se používá k hodnocení kvality chůze pacienta, a poté porovnat, jak se tato skóre mění před, během a po tréninku biofeedback.

Poznatky získané tímto výzkumem představují zásadní krok k identifikaci optimálních strategií biologické zpětné vazby pro maximalizaci výsledků mobility pacientů. Zjištění budou zásadní pro vývoj protokolů rekvalifikace chůze navržených tak, aby snížily výskyt chronických poranění a umožnily pacientům dosáhnout plného potenciálu mobility. V návaznosti na tyto výsledky bude další výzkumnou fází začlenění biofeedbackového tréninku do standardního šestitýdenního protokolu rekvalifikace chůze, aby se vyhodnotila jeho dlouhodobá účinnost jako rehabilitačního nástroje. Na rozdíl od tradičního přeškolování chůze, které vyžaduje, aby pacienti navštěvovali kliniky osobně pro všechna sezení, nositelná, automatizovaná povaha biofeedbackového tréninku umožní pacientům pokračovat v tréninku chůze z domova. Tato schopnost umožní pacientům pokračovat v tréninkových aktivitách mezi sezeními a nakonec může být schopna nahradit některé osobní návštěvy. Tento potenciál pro vzdálenou terapii má vzrušující důsledky pro lepší přístup k péči pro jednotlivce žijící na velké vzdálenosti od jejich poskytovatelů rehabilitace nebo pro ty, kteří trpí sociální úzkostí, a také během globálních pandemií zdraví, kde jsou osobní návštěvy obtížné.