Účinky elektrické kolenní ortézy na kinematiku chůze u dětí s deficitem extenze kolene

Konkrétní cíle:

Zlepšení kinematiky kolena během chůze u dětí vykazujících chůzi skrčenou kvůli slabosti by pomohlo zmírnit následné škodlivé účinky - bolest, deformaci kloubů, radiologické abnormality a ztrátu samostatné chůze.

Primárním cílem tohoto protokolu je posoudit účinnost poháněné kolenní ortézy ("Agilik", vyvinuté společností Bionic Power) pro chůzi u pacientů vykazujících chůzi skrčenou. Výzkumníci se konkrétně zaměří na zlepšení extenze kolena během stoje u pacientů s chůzí skrčenou.

Primární cíl je charakterizován dvěma hypotézami a dvěma příslušnými cíli:

Hypotéza 1: Použití Agiliku u dětí s rozkročenou chůzí povede k okamžitému zlepšení kinematiky kolena v sagitální rovině během chůze, se zvláštním zaměřením na extenzi kolena během stojné fáze.

Cíl 1: Pomocí snímání pohybu kvantitativně porovnat kinematiku kolena v sagitální rovině a temporálně-prostorové metriky chůze prováděné s Agilik, bez zařízení a také s jakýmikoli ortézami/ortézami, které pacient aktuálně používá. Tento cíl poskytne náhled na okamžitý účinek použití Agiliku pro zmírnění charakteristik chůze přikrčení.

Hypotéza 2: Použití Agiliku u dětí s rozkročenou chůzí během série tréninků povede k trvalému zlepšení extenze kolena během stojné fáze, i když dítě chodí naboso, bez pomoci Agilika.

Cíl 2: Porovnat kinematiku sagitální roviny a časoprostorové metriky mezi zkouškami chůze naboso na začátku intervence ortézy a zkouškami chůze naboso na konci závěrečného sezení s ortézou. Tento cíl poskytne náhled na jakékoli trvalé/naučené účinky používání ortézy, které vedou ke změně vzorců chůze, i když se ortéza nepoužívá.

Pozadí, význam a recenze literatury:

Děti s diagnózou dětská mozková obrna (DMO), rozštěp páteře (SB) nebo jiné nekompletní poranění míchy (iSCI) mají často atypickou a problematickou chůzi, která, pokud není korigována, může vést ke ztrátě pohyblivosti, nezávislosti a kvality života. Zatímco každé dítě s těmito diagnózami je jedinečné a diagnóza se klinicky projeví různými způsoby, některé specifické odchylky chůze, jako je chůze skrčená, jsou běžně pozorovány. Crouch chůzi charakterizuje příliš flektované koleno během stojné fáze chůze. Skrčený postoj snižuje kapacitu svalů prodloužit koleno a kyčle a je výrazně méně účinný. Antigravitační (extenzorová) svalová slabost může přispívat ke skrčené chůzi, zejména k většímu zhoršování s přibývajícím věkem, částečně proto, že nárůst svalové síly nedrží krok s rychlostí tělesného růstu. Dosažení a udržení přiměřené úrovně síly u osob s motorickým postižením je náročné. Tradiční výztuha kotníku kompenzuje slabost poskytováním pasivní podpory a často vede k větší slabosti těchto svalů v průběhu času. Je zřejmé, že existuje potřeba efektivnějších tréninkových strategií nebo zařízení, které mohou udržovat nebo možná i zvyšovat sílu na nepřetržitém základě pro osoby se skrčenou chůzí, a tím pomáhat udržovat funkci chůze.

Nositelná zařízení, která poskytují určitý typ externí pomoci a/nebo podpory, aby pomohla osobě vykonávat funkční úkol, často označovaná jako robotické exoskeletony, jsou stále dostupnější jako tréninková/asistenční zařízení. Stále však existuje nedostatek důkazů podporujících jejich použití a stanovení optimálních metod pro konkrétní populace pacientů.

Primárním účelem této studie je vyhodnotit účinnost poháněné kolenní protézy – Agilik – pro zlepšení chůze v přikrčení u dětí. Dynamická nebo asistenční kolenní zařízení se ukázala jako účinná u rehabilitačních populací, jako jsou lidé s poraněním míchy, a mohou být prospěšná i pro ty, kteří vykazují chůzi skrčenou.

Sběr dat:

Jedná se o studii ambulantních pacientů s chůzí skrčenou za účelem vyhodnocení účinnosti asistenční ortézy (Agilik) ke zlepšení chůze skrčenou. Studie zahrnuje sedm návštěv pro účastníky během dvou měsíců. První návštěva (návštěva 1) se týká souhlasu, vyhodnocení způsobilosti, anamnézy a fyzikálního vyšetření, odlitky pro výrobu ortézy, která bude trvat 2 hodiny. Výroba páru rovnátek na míru pro každého účastníka bude trvat přibližně 4 týdny. Druhá návštěva (návštěva 2) je pro počáteční nastavení, ladění a testování Agiliku během chůze, která trvá maximálně 4 hodiny. Aby se usnadnilo ladění zařízení, bude ošetřující fyzioterapeut (PT) spolupracovat s personálem společnosti Bionic Power během návštěvy 2 na optimalizaci profilu točivého momentu Agiliku s ohledem na normalizaci parametrů chůze. Pokud je účastník schopen při druhé návštěvě absolvovat ~10 m chodník pomocí Agilika bez pomoci jiné osoby (ale s jejich pomůckou pro pohyb, pokud se obvykle používá pro chůzi), počáteční sběr dat při chůzi s Agilikem a základní podmínky , proběhne při návštěvě 2 (tabulka 1) spolu s doplňkovým nácvikem chůze pro ubytování s přístrojem v délce maximálně 4 hodin. „Výchozí stavy“ se týkají bosého chodidla a používání jakékoli současné ortézy/ortézy pacientem. Pokud účastníci během tréninku s Agilikem zjistí, že jsou nestabilní, budou účastníci nosit postroj (Maxi Sky 2, Arjo, Malmo, Švédsko), aby mohli pokračovat v tréninku s Agilikem. Systém Maxi Sky 2 monitoruje účastníky při chůzi, aby je chránil před kontaktem se zemí v případě pádu podporou jejich tělesné hmotnosti, pokud se stanou nestabilní. Následné čtyři návštěvy (návštěvy 3-6) usnadní účastníkovi čas na nácvik a záznam pokusů v chůzi s Agilikem, každá trvá maximálně 2 hodiny. Během zkoušek Agilika bude během pozdní fáze švihu a/nebo postoje poskytována pomoc s extenzí kolene. Během rané a střední fáze nebude poskytována žádná pomoc. Závěrečná návštěva (návštěva 7) bude zahrnovat praxi s Agilikem a záznam pokusů o něj a také další záznam stavu naboso a ortézy/ortézy shromážděný při návštěvě 1 (viz tabulka 1 pro souhrn činností, ke kterým došlo během každé návštěvy) . Při každé návštěvě, které se účastníci zúčastní, provede zúčastněný PT krátký rozhovor s účastníkem a jeho rodinou, aby zjistil, zda od předchozí návštěvy došlo k nějakým změnám, které by naznačovaly, že by jejich účast ve studii měla být zastavena a/nebo zda by si PT měl být vědom. jakýchkoli zvýšených rizik spojených s jejich účastí. Pokud se stav účastníka změnil tak, že není schopen splnit výše uvedená kritéria pro zařazení, budou nabídnuty dvě možnosti: 1) návštěva účastníka může být odložena, aby se pacient mohl zotavit do původního stavu při jeho prvním zařazení do studie, nebo 2) účastník může ze studie odstoupit. Možnost č. 2 bude vyžadována, pokud se studijní tým domnívá, že neexistuje rozumné očekávání, že se účastník vrátí do zdravotního stavu, ve kterém je schopen splnit původní kritéria pro zařazení do měsíce od své předchozí návštěvy.

Hodnocení chůze zahrnuje pasivní reflexní značky, které jsou nalepeny na kůži na každém segmentu dolní končetiny. Pro měření svalové aktivity při chůzi poslouží povrchové elektromyografické (EMG) elektrody. Po přípravě kůže alkoholovým tampónem budou na kůži přes svaly umístěny adhezivní povrchové elektrody (Delsys Inc., Boston, MA). Elektrody budou umístěny bilaterálně na svaly extenzorů kolena, svaly flexorů kolena, svaly dorziflexorů kotníku a svaly plantárních flexorů kotníku vyškoleným terapeutem. Elektrody EMG umístěné přímo na kůži nebudou zasahovat do ortézy. Během testů chůze každého účastníka (včetně bosých nohou, stávajících ortéz/ortéz a podmínek Agilik) budou vyšetřovatelé shromažďovat 3D kinematická (pohybová), silové destičky a povrchová EMG data pro kvantifikaci vzorců chůze během nadzemní chůze. Biomechanika chůze bude shromažďována v laboratoři pomocí systému pro zachycení pohybu Qualisys (Qualisys, Goteborg, Švédsko) a silových desek (AMTI, Watertown, MA). Ve všech zkouškách chůze po celou dobu trvání studie budou účastníci vedeni k chůzi pohodlnou rychlostí, kterou si sami zvolili. Budou instruováni, aby ušli 10 m tempem, které si sami zvolili. Když dosáhnou konce 10m, zastaví se, otočí se o 180 stupňů, počkají na pokračování pokynu a poté se vrátí do původního výchozího bodu. Tento proces se bude opakovat, dokud nebude úspěšně provedeno a zaznamenáno alespoň pět 10 m vycházek.

Analýza dat:

K dosažení cíle 1 budou vyšetřovatelé porovnávat vrcholový úhel kolena během stoje a profily momentu kolena během stoje v sagitální rovině mezi stavy. Zlepšení maximální extenze kolena o více než 10° bude považováno za práh klinické významnosti na základě studie, která rozdělila děti se skrčením do klinických kategorií (mírné, střední nebo těžké) na základě 10° přírůstků úhlu kolena. Vyšetřovatelé budou také porovnávat časově-prostorové metriky z každého stavu, včetně: rychlosti chůze, délky kroku, délky kroku, doby strávené v postoji a šířky kroku. Pro splnění cíle 2 budou zkoušky naboso z návštěvy 1 a návštěvy 6 porovnány v rámci stejných metrik uvedených výše pro cíl 1.

Pro srovnání výše uvedených parametrů chůze u subjektů, ale napříč podmínkami (bosý, stávající ortézy/ortézy a Agilik), provedou výzkumníci párové t-testy, aby určili statistickou významnost mezi průměry každého parametru (úhel kolena a rychlost chůze). Vyšetřovatelé použijí Bonferroniho korekci, aby zohlednili vícenásobné testování p-hodnot napříč podmínkami. Vyšetřovatelé budou považovat zvýšení extenze kolena o více než 10 stupňů během stoje za klinicky významné zlepšení. Zatímco velikost našeho vzorku je omezena na 5 účastníků této studie, podobné rehabilitační studie zaměřené na zařízení využívaly podobné velikosti vzorků a byly schopny pozorovat statisticky významné změny v důsledku velkých velikostí účinku. Na základě těchto studií vědci očekávají, že budou schopni otestovat hypotézy a dosáhnout cílů definovaných pro tuto studii.