Virkningerne af en drevet knæortose på gangkinematik hos børn med knæforlængelsesmangel

Specifikke mål:

Forbedring af knæets kinematik under gang hos børn, der udviser krøbegang på grund af svaghed, vil bidrage til at afbøde de efterfølgende skadelige virkninger - smerte, leddeformitet, radiologiske abnormiteter og tab af selvstændig gang.

Det primære mål med denne protokol er at vurdere effektiviteten af ​​en drevet knæortose ("Agilik", udviklet af Bionic Power) til gang hos patienter, der udviser krøjegang. Forskerne vil specifikt fokusere på forbedring af knæforlængelse under stilling hos patienter med cruchgang.

Det primære mål er karakteriseret ved to hypoteser og to respektive mål:

Hypotese 1: Anvendelse af Agilik hos børn med cruch-gang vil resultere i en øjeblikkelig forbedring af sagittal planknæ-kinematik under gang, med særlig fokus på knæekstension i stand-fasen.

Mål 1: Ved at bruge motion capture til kvantitativt at sammenligne knækinematik i det sagittale plan og temporal-spatiale metrikker for gang udført med Agilik, uden enheden og også med eventuelle bøjler/ortoser, som patienten i øjeblikket bruger. Denne målsætning vil give indsigt i den umiddelbare effekt af at bruge Agilik til at afbøde egenskaber ved krogegang.

Hypotese 2: Brug af Agilik til børn med krøjegang i løbet af en række træningssessioner vil resultere i en vedvarende forbedring af knæforlængelsen i standfasen, selv når barnet går barfodet, uden hjælp fra Agilik.

Mål 2: Sammenlign kinematik i sagittal plan og tids-spatiale metrik mellem barfodets gangforsøg ved starten af ​​ortoseinterventionen med barfodets gangforsøg ved afslutningen af ​​den sidste ortosesession. Dette mål vil give indsigt i eventuelle vedvarende/lærte effekter af brugen af ​​ortosen, der resulterer i en ændring i gangmønstre, selv når ortosen ikke bliver brugt.

Baggrund, betydning og litteraturgennemgang:

Børn med diagnoser cerebral parese (CP), spina bifida (SB) eller andre ufuldstændige rygmarvsskader (iSCI) oplever ofte atypisk og problematisk gang, som, hvis den ikke korrigeres, kan føre til tab af mobilitet, selvstændighed og livskvalitet. Mens hvert barn med disse diagnoser er unikt, og diagnosen vil manifestere sig klinisk på forskellige måder, observeres nogle specifikke gangafvigelser som f.eks. Crouch-gang er kendetegnet ved et alt for bøjet knæ under standfasen af ​​gangarten. En sammenkrøbet stilling reducerer musklernes kapacitet til at forlænge knæet og hoften og er væsentligt mindre effektiv. Anti-tyngdekraft (ekstensor) muskelsvaghed kan bidrage til at gå på hug, især mod større forringelse med stigende alder, delvist fordi stigningen i muskelstyrke ikke holder trit med kroppens væksthastighed. At opnå og vedligeholde tilstrækkelige styrkeniveauer hos personer med motoriske handicap er udfordrende. Traditionel ankelafstivning kompenserer for svaghed ved at give passiv støtte og fører ofte til større svaghed i disse muskler over tid. Det er klart, at der er behov for mere effektive træningsstrategier eller redskaber, der kan bevare eller muligvis endda øge styrken på en kontinuerlig basis for dem med krøjegang og derved hjælpe med at opretholde gangfunktionen.

Bærbare enheder, der giver en form for ekstern assistance og/eller støtte til at hjælpe en person med at udføre en funktionel opgave, ofte omtalt som roboteksoskeletter, er i stigende grad tilgængelige som trænings-/hjælpemidler. Der er dog stadig mangel på evidens, der understøtter deres anvendelse og til at bestemme optimale metoder til specifikke patientpopulationer.

Det primære formål med denne undersøgelse er at evaluere effektiviteten af ​​en motordrevet knæprotese - Agilik - til at forbedre krøjegang hos børn. Dynamiske eller assisterende knæanordninger har vist sig at være effektive i rehabiliteringspopulationer såsom dem med rygmarvsskade og kan også vise sig at være gavnlige for dem, der udviser krøjegang.

Dataindsamling:

Dette er en undersøgelse af ambulante patienter med krøjegang for at evaluere effektiviteten af ​​en assisterende ortose (Agilik) til at forbedre krøjegang. Undersøgelsen omfatter syv besøg for deltagere inden for en periode på to måneder. Det første besøg (besøg 1) er til samtykke, berettigelsesvurdering, sygehistorie og fysisk undersøgelse, støbning til fremstilling af bøjler, hvilket vil tage 2 timer. Fremstilling af et par tilpassede seler til hver deltager vil tage cirka 4 uger. Det andet besøg (besøg 2) er til indledende opsætning, tuning og test af Agilik under gang, som varer maksimalt 4 timer. For at lette tuning af enheden vil den behandlende fysioterapeut (PT) arbejde sammen med personale fra Bionic Power under besøg 2 for at optimere momentprofilen for Agilik med hensyn til normalisering af gangparametre. Hvis deltageren er i stand til at fuldføre gangbroen på ~10 m ved hjælp af Agilik uden hjælp fra en anden person (men med deres mobilitetshjælp, hvis den typisk bruges til at gå) ved det andet besøg, indledende dataindsamling, mens han går med Agilik, og basisbetingelserne , vil finde sted ved besøg 2 (tabel 1), sammen med yderligere gangtræning for indkvartering med apparatet, der varer maksimalt 4 timer. 'Baseline-betingelser' refererer til barfodet og patientens brug af enhver aktuel bøjle/ortose. Hvis deltagerne observeres at være ustabile under deres træningssession med Agilik, vil deltagerne bære en sele (Maxi Sky 2, Arjo, Malmø, Sverige) for at fortsætte med at træne med Agilik. Maxi Sky 2-systemet overvåger deltagerne, mens de går, for at beskytte dem mod at komme i kontakt med jorden i tilfælde af et fald ved at støtte deres kropsvægt, hvis de bliver ustabile. De efterfølgende fire besøg (besøg 3-6) vil give deltageren tid til at øve sig med og registrere gangforsøg for Agilik, der varer maksimalt 2 timer hver. Under Agilik-forsøgene vil der blive ydet knæforlængelse under sen sving- og/eller stillingsfase. Der vil ikke blive ydet assistance i de tidlige og midterste faser. Det sidste besøg (besøg 7) vil involvere øvelse med og registrering af forsøg for Agilik og også en anden registrering af barfods- og skinne/ortosetilstande indsamlet i besøg 1 (se tabel 1 for en oversigt over aktiviteter, der fandt sted under hvert besøg) . Ved hvert besøg deltagerne deltager i, vil den tilstedeværende PT kort interviewe deltageren og deres familie for at afgøre, om der er ændringer siden det forrige besøg, der ville indikere, at deres deltagelse i undersøgelsen bør stoppes, og/eller hvis PT bør være opmærksom på af eventuelle øgede risici ved deres deltagelse. Hvis deltagerens tilstand har ændret sig, så de ikke er i stand til at opfylde de førnævnte inklusionskriterier, vil der blive givet to muligheder: 1) deltagerbesøget kan udskydes for at muliggøre genopretning af patienten til den oprindelige tilstand ved deres første tilmelding til undersøgelsen, eller 2) deltageren kan trække sig fra undersøgelsen. Mulighed #2 vil være påkrævet, hvis undersøgelsesholdet vurderer, at der ikke er nogen rimelig forventning om, at deltageren vender tilbage til en helbredstilstand, hvor de er i stand til at opfylde de oprindelige inklusionskriterier inden for en måned efter deres tidligere besøg.

Gangevurdering omfatter passive reflekterende markører, der er tapet til huden på hvert segment af underekstremiteterne. Overflade elektromyografi (EMG) elektroder vil blive brugt til at måle muskelaktivitet under gang. Klæbende overfladeelektroder (Delsys Inc., Boston, MA) vil blive placeret på huden over musklerne efter hudforberedelse med en alkoholpude. Elektroder vil blive placeret bilateralt på knæekstensormuskler, knæbøjningsmuskler, ankeldorsiflexormuskler og ankelplantarfleksormuskler af en uddannet terapeut. EMG elektrodepuder placeret direkte på huden vil ikke forstyrre bøjlen. Under hver deltagers gangforsøg (inklusive barfodet, eksisterende bøjler/ortoser og Agilik-betingelser) vil efterforskerne indsamle 3D kinematisk (bevægelse), kraftplade og overflade-EMG-data for at kvantificere gangmønstrene under overjordisk gang. Gangbiomekanik vil blive indsamlet i laboratoriet ved hjælp af et Qualisys motion capture-system (Qualisys, Göteborg, Sverige) og kraftplader (AMTI, Watertown, MA). I alle gangforsøg under hele undersøgelsens varighed vil deltagerne blive instrueret til at gå med en selvvalgt, behagelig hastighed. De vil blive instrueret i at gå de 10 m i deres selvvalgte tempo. Når de når slutningen af ​​de 10 m, vil de stoppe, dreje 180 grader, vente på, at instruktionen fortsætter, og derefter vende tilbage til det oprindelige udgangspunkt. Denne proces vil blive gentaget, indtil mindst fem 10 m ture er gennemført og registreret.

Dataanalyse:

For at nå mål 1 vil efterforskerne sammenligne knæets maksimale vinkel under stilling og knæmomentprofiler under stilling i det sagittale plan, mellem forhold. En forbedring i maksimal knæudvidelse på mere end 10° vil blive betragtet som tærsklen for klinisk signifikans baseret på en undersøgelse, der inddelte børn med krøjning i kliniske kategorier (mild, moderat eller svær) baseret på 10° stigninger i knævinklen. Efterforskerne vil også sammenligne tids-spatiale metrikker fra hver tilstand, herunder: ganghastighed, skridtlængde, skridtlængde, tid brugt i stilling og skridtbredde. For at fuldføre mål 2 vil barfodsforsøgene fra besøg 1 og besøg 6 blive sammenlignet på tværs af de samme målinger, der er anført ovenfor for mål 1.

For at sammenligne de førnævnte gangparametre inden for forsøgspersoner, men på tværs af tilstande (barfodet, eksisterende bøjler/ortoser og Agilik), vil efterforskerne udføre parrede t-tests for at bestemme statistisk signifikans mellem middelværdierne af hver parameter (knævinkel og ganghastighed). Efterforskerne vil anvende Bonferroni-korrektion til at tage højde for flere test af p-værdier på tværs af forhold. Efterforskerne vil betragte en stigning i knæforlængelsen på mere end 10 grader under stilling som en klinisk signifikant forbedring. Mens vores stikprøvestørrelse er begrænset til 5 deltagere i dette forsøg, har lignende enhedscentrerede rehabiliteringsundersøgelser brugt lignende stikprøvestørrelser og var i stand til at observere statistisk signifikante ændringer på grund af store effektstørrelser. Baseret på disse undersøgelser forventer efterforskerne at være i stand til at teste hypoteserne og nå de mål, der er defineret for denne undersøgelse.