Effekter af gangtræning på biomekanik i nedre ekstremiteter

Et randomiseret kontrolleret studiedesign med en venteliste vil blive brugt til at undersøge virkningerne af en 10-ugers ganggenoptræningsintervention på knæadduktionsmomentet. Deltagerne vil blive tilfældigt tildelt enten interventionsgruppen eller kontrolgruppen. Interventionsgruppen vil yderligere blive opdelt i to grupper. Den ene gruppe vil bestå af deltagere, som reducerer knæadduktionsmomentet (KAM) mest med ændret fodprogressionsgang, og den anden vil bestå af deltagere, der reducerer KAM mest effektivt med trunklean-gang under forudgående vurdering. Deltagerne vil derefter udføre 8 gang genoptræningssessioner over 8 uger (én session om ugen) ved at bruge enten deres specifikke gangartmodifikationsstrategi (intervention) eller med deres normale gangart (kontrol). Som en del af ventelistedesignet vil patienter, der er tildelt kontrolgruppen, blive omplaceret til deres tidligere bestemte patientspecifikke gangmodifikationsintervention efter 10 uger. Målet er at minimere nedslidning og at øge den effektive stikprøvestørrelse.

Ved ankomsten til laboratoriet vil deltagerne blive bedt om at læse og underskrive en informeret samtykkeerklæring. Deltagerhøjde og -masse vil blive registreret. Smerter og funktion vil blive vurderet ved hjælp af Western Ontario og McMaster Universities Arthritis (WOMAC) spørgeskema og en numerisk vurderingsskala (NRS) fra nul til 10, hvor nul repræsenterer ingen smerte og 10 det højeste niveau af smerte. Det eksperimentelle lem til formålet med denne undersøgelse er defineret som benet diagnosticeret med symptomatisk TFJ OA eller det mest symptomatiske lem i tilfælde af bilateral OA. Deltagerne vil blive udstyret med 4 overfladeelektromyogram (sEMG) placeret på rectus femoris, vastus medialis, bicep femoris og semitendinosus i det eksperimentelle lem. EMG-sensorer vil blive brugt til at registrere muskelaktivitet under baseline-testen. Deltagerne vil derefter have 53 retroreflekterende markører knyttet til deres krop og underekstremiteter. Et statisk kalibreringsforsøg af VICON motion capture-systemet vil blive erhvervet ved at lade deltagerne stå på den forreste kraftplade med begge fødder på linje med laboratoriets anterior-posterior akse. Deltagerne vil også udføre en dynamisk kalibrering ved at gennemføre tre rotationer med uret af hoften, som vil blive brugt til at estimere hofteledscentrene. Deltagerne vil derefter gennemføre 5 baseline gå-forsøg sammen med en 6-meters gangbro ved deres foretrukne hastighed. Deltagerne skal gå i 12 minutter på et løbebånd, og yderligere data vil blive registreret. Deltagerne vil derefter blive bedt om at udføre 9 tilstande med ændret fodprogressionsgang eller trunklean gang for at bestemme, hvilken strategi der er mest effektiv til at reducere KAM. Deltagerne vil først modtage standardiserede verbale instruktioner om, hvordan man opnår den instruerede gangændring. Deltagerne vil derefter modtage haptisk biofeedback i realtid for at sikre, at de med succes opnår de nødvendige størrelser af gangartmodifikation. Kinematiske data indsamlet i Vicon vil blive streamet til Matlab (Mathworks, Natick, MA) til realtidsberegning af ledvinkler. Deltagerne vil modtage feedback fra taktile sensorer fastgjort enten til det laterale-proksimale aspekt af fibula (fodprogression) eller midten af ​​scapula (lateral trunk lean) på den eksperimentelle side med hypoallergen dobbeltsidet tape. En vibration vil indikere et påkrævet fald i målgangparameteren, mens to vibrationer vil indikere en påkrævet forøgelse. Der vil blive givet feedback på hvert trin, og ingen vibration vil indikere, at der ikke er behov for korrektion. Et forsøg vil kun blive betragtet som gyldigt, hvis deltageren kom i fuld kontakt med kraftpladerne to gange med foden af ​​det eksperimentelle lem, og den ændrede parameter var inden for det foreskrevne målområde. Derudover vil deltagerne være forpligtet til at opretholde en gennemsnitlig ganghastighed på ±5 % i forhold til baseline, for at forsøg kan anses for at være vellykkede. Ændringen, der skal gennemføres i basissessionen, vil blive randomiseret for hver deltager. Når disse forsøg er afsluttet, vil deltagerne vende tilbage til laboratoriet inden for samme uge for at gennemføre 5 yderligere baseline-forsøg og tre forsøg med hvilken gangændring de ikke udførte den første dag. Hver basisdataindsamlingssession vil tage cirka en time.

Deltagerne vil derefter blive tilfældigt tildelt enten interventionsgruppen eller kontrolgruppen. Interventionsgruppen vil yderligere blive opdelt i to grupper. Den ene gruppe vil bestå af deltagere, der reducerede KAM mest med ændret fodprogressionsgang, og den anden vil bestå af deltagere, der reducerer KAM mest effektivt med slank gangart. Deltagerne vil derefter udføre 8 gang genoptræningssessioner over 8 uger (én session om ugen) ved at bruge enten deres specifikke gangartmodifikationsstrategi (intervention) eller med deres normale gangart (kontrol). Under gang-genoptræningssessioner vil deltagerne gå på et Woodway Desmo-løbebånd (Woodway, Waukesha, WI) placeret i midten af ​​et kalibreret volumenområde (ca. 0,5 x 1,5 meter). Et tre-kamera højhastigheds bevægelsesanalysesystem (Vicon, Oxford, England) prøvetagning ved 200 Hz vil blive brugt til at optage gangskinematik. De angivne anatomiske vartegn (enten C7 og T10 eller posterior calcaneus og 2. metatarsal phalangeal-led) vil blive markeret med en ultraviolet pen, som giver mulighed for synlighed i en uge, og vil blive genanvendt ved efterfølgende besøg. Dette vil forbedre repeterbarheden af ​​markørplacering under genoptræningsfasen. En fem-minutters dynamisk opvarmning vil blive givet før påbegyndelsen af ​​hver gang genoptræningssession; Deltagerne vil derefter gå med deres individualiserede gangartmodifikationsstrategi i 20 minutter. Deltagerne vil blive forsynet med haptisk feedback på samme måde som beskrevet under individualiseringsfasen eller vil fortsætte med at gå uden feedback. Et falmende feedbackdesign vil blive implementeret på tværs af sessioner for gradvist at integrere opgaveopsamling og -overførsel og for at hjælpe med at lette internaliseringen af ​​den lærte færdighed. I løbet af de første 2 uger vil real-time biofeedback (RTB) blive leveret på hvert trin. I den tredje og fjerde uge vil RTB blive leveret på de første 3 fodslag af forsøgsbenet og tilbageholdt på den fjerde, hvilket indikerer en reduktion på 25 %. I løbet af den femte og sjette uge vil der blive givet feedback om skiftende fodslag, hvilket reducerer RTB-frekvensen til 50 %. I de sidste to ugers gang-genoptræning vil der ikke blive givet feedback på de første tre trin, men leveret på den fjerde, hvilket reducerer RTB-frekvensen til 25 %.

Mellem gangoptræningssessionerne vil forsøgspersonerne blive instrueret i at øve deres tilegnede gangstrategi på egen hånd uden for laboratoriesessionen, hvilket vil ske i mangel af feedback. De vil blive instrueret i at øve mindst 10 minutter om dagen og vil få udleveret ugentlige aktivitetslogfiler til at registrere tidspunkt på dagen og mængden af ​​øvet hver dag i løbet af de otte ugers gangtræning. Øvelseslogs vil blive indsendt ugentligt. Ganganalyse over jorden og 12 minutters gang på løbebånd vil blive udført i uge 4 (første post-test) og 9 (2. post-test) i løbet af interventionen for at spore tilegnelse af færdigheder. Denne test vil være den samme som baseline-forsøgene, dog vil deltagerne blive instrueret i at gå ved kun at bruge deres specifikke gangmodifikationsstrategi. Der vil ikke blive givet feedback under nogen af ​​færdighedserhvervelses- eller fastholdelsestesten. Opfølgende test vil finde sted efter en, tre og seks måneder samt et år efter intervention for at måle fastholdelse af ordinerede gangændringer.