Exoskelett und Rückenmarkstimulation für SCI

In dieser Studie werden insgesamt 24 Teilnehmer mit einer inkompletten Rückenmarksverletzung (iSCI) nach dem Zufallsprinzip einer EAW+TLS-Gruppe oder einer EAW-Einzelinterventionsgruppe zugeteilt. Jede Gruppe von subakutem bis chronischem sensorischem und motorischem iSCI wird aus 12 Teilnehmern bestehen. Pro Jahr werden durchschnittlich fünf Teilnehmer ausgebildet. Jede Gruppe erhält 60 Minuten Roboterinterventionstraining pro Sitzung, für insgesamt 80 Sitzungen (dreimal pro Woche, für 28 Wochen). Gruppe 1: Die EAW + TLS-Gruppe erhält 60 Minuten exoskelettunterstütztes Gehen über Grund mit gleichzeitigem TLS, gefolgt von 15 Minuten oberirdischem Training ohne Exoskelett. Gruppe 2: Die EAW-Gruppe allein (ohne Stimulation) erhält 60 Minuten Exoskelett-unterstütztes Gehen über dem Boden, gefolgt von 15 Minuten Übergruppentraining. Auf diese Gruppe wird zu keinem Zeitpunkt während des Trainings/Gehens eine Stimulation angewendet.

Trainingsparadigmen.

Gruppe 1: EAW+TLS:

Die Trainingsprotokolle für die beiden Gruppen haben genau die gleiche Struktur und das gleiche Timing, außer dass die TLS-Komponente während des robotergestützten Gehens in der EAW + TLS-Gruppe hinzugefügt wird. Nach 3-5 Sitzungen umfasst das standardisierte Trainingsprotokoll ein Zirkeltrainingsformat für 55-60 Minuten Training [5 Minuten Sitzen bis Stehen, 15 Minuten Gehen auf flachen, gefliesten Oberflächen, 10 Minuten Gehen auf verschiedenen Oberflächen, einschließlich Teppichen und Keramikfliesen, 15 Minuten zu Fuß auf gefliesten Flächen, 10 Minuten zu Fuß auf Rampen und durch Türen. Während der gesamten Trainingseinheit wird der Teilnehmer vom TN angeleitet, wie er seine Steh- und Schrittkinematik verbessern kann. Die Dauer der Geh-/Stehtrainingseinheiten wird auch durch die Ermüdung des Teilnehmers bestimmt. Der Blutdruck (BP) wird zu Studienbeginn im Sitzen, im Stehen und in regelmäßigen Abständen während der Trainingseinheit gemessen. Wenn der Teilnehmer über Schwindel, Benommenheit oder eine Unruhe des autonomen Nervensystems klagt, ruht der Teilnehmer sitzend (Füße hoch). Nach 5 Minuten Ruhe beginnt der Teilnehmer wieder mit dem Stehen und der Blutdruck wird überwacht. Wenn ein Teilnehmer das 60-minütige Training nicht tolerieren kann, beendet er oder sie das Training und die Trainingszeit wird für zukünftige Analysen aufgezeichnet. Vor jeder Trainingseinheit wird der Blutdruck bewertet (3 aufeinanderfolgende Blutdruckmessungen innerhalb von 5 mmHg in 1-Minuten-Intervallen). Sobald der Blutdruck stabil ist, beginnt der Teilnehmer mit dem Training.

Transkutane Rückenmarkstimulation (TLS): TLS wird während der EAW+TLS-Gruppentrainings angewendet. TLS wird mit einem Paar selbstklebender Stimulationselektroden (Durchmesser 5 cm) angelegt, die bilateral über den Dornfortsätzen T11/T12 platziert werden. Ein Stimulator mit konstanter Spannung (RT™ 50 Sage-Stimulatoren, RT-Therapie, Baltimore, MD) liefert ladungsausgeglichene, symmetrische, zweiphasige Rechteckimpulse mit einer Breite von 2 ms (1 ms pro Phase). Während der Gehzeiten in allen Trainingseinheiten der EAW + TLS-Gruppe, TLS bei 30 Hz und ~18 V (wird aufgrund individueller Schwankungen angepasst), eine Intensität, die Parästhesien in den meisten Dermatomen der unteren Extremitäten erzeugt, jedoch unterhalb der motorischen Schwelle für die Unterschenkelmuskulatur (Hofstoetter et al. 2013).

Hinweis: Oberflächenstimulatoren sind drahtlos und arbeiten während aller Aspekte des EAW auf unterschwelligen Niveaus, die die Muskelaktivierung während des EAW-Trainings nicht beeinträchtigen. Das Exoskelett-Gerät stört die Platzierung der Oberflächenstimulationselektroden nicht, und die Stimulationsparameter können durch das „neue“ Notizblockgerät, das Teil des Systems ist, moduliert werden.

Die Forscher werden auch die Veränderungen der räumlich-zeitlichen Eigenschaften, der Kinematik und der Muskelaktivierung sowie der Qualität der Konnektivität des Rückenmarksfasertrakts (SCFT) durch hochauflösende Bildgebung als Ergebnis des intensiven Trainings bewerten, da diese auch die Erholung für iSCI beeinflussen.

Gruppe 2: EAW Training alleine:

Das Training umfasst die Verwendung eines gleichen Exoskelettgeräts (Ekso Bionics, Berkeley, CA) für alle Teilnehmer. Anziehhilfe. Jeder Teilnehmer wird einer Messung, Größenbestimmung und dem „Anlegen“ des Exoskeletts unterzogen. Anschließend wird jeder Teilnehmer in den richtigen Umgang mit dem Gerät eingewiesen. Erstbewertung. Alle Personen werden einer Standbewertung unterzogen. Ein hinter dem Teilnehmer positionierter Trainer hilft bei der Rumpfstabilisierung, indem er vordere Kräfte auf das Becken und/oder hintere Kräfte auf die Schultern ausübt und sicherstellt, dass Rumpf und Becken nicht gebeugt oder überdehnt werden. Die Trainer helfen bei der Anleitung zum Bewegen des Rumpfes und des Beckens, um dem Roboter das Gehen zu erleichtern.

Während der ersten 3 Trainingseinheiten wird das Exoskelettgerät während des Trainings an einem Überkopf-Rollensystem befestigt, damit sich die Teilnehmer beim Gehen im Exoskelett sicher an Rumpf- und Gleichgewichtsgangaktivitäten anpassen können. Das übergeordnete Ziel dieser frühen Trainingseinheiten ist es, die Rumpf- und Gliedmaßenkontrolle während des Stehens und Schwingens aufrechtzuerhalten, was dem normalen Stehen und Gehen ähnelt.