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Biofeedback Gait Retraining zur Korrektur des steifen Kniegangs

30. März 2022 aktualisiert von: Kessler Foundation

Biofeedback Gait Retraining for Stiff Knee Gang Correction: Multi-Joint Adaptation in Children and Young Adults With Brain Injury

Das Forschungsteam hat ein visuelles kinematisches Biofeedback-System entwickelt, das Kindern mit hemiplegischer Zerebralparese (CP) helfen soll, ein Muster der reduzierten Kniestreckung im Endschwung und frühen Stand zu korrigieren. Das System liefert Echtzeit-Feedback zum Kniewinkelmuster beim Gehen auf einem Laufband. Aus einer Pilotstudie an Kindern mit CP stellten die Forscher fest, dass, wenn das System bei Kindern mit steifem Kniegang (SKG) verwendet wurde, das Training mit Knie-Feedback allein zu einer Zunahme der Hüftbeugung führen konnte, was wiederum zu einer begrenzten Normalisierung von führte das Kniemuster während des gesamten Gangzyklus. Diese Studie, finanziert durch das NIDILRR Switzer Stipendium (PI: X Liu, Ph.D.), versucht, die Frage zu beantworten, ob ein Trainingsdesign mit Feedback auf Knie- und Hüftgelenke diese Tendenz verringern würde, unbeabsichtigte Veränderungen in der Hüfte zu erzeugen Gelenkbewegung, und dabei auch die Konvergenz zum beabsichtigten Kniegelenkmuster verbessern. Diese Studie wird zehn Kinder und junge Erwachsene mit Hirnverletzungen, die SKG haben, testen und ihre kurzfristigen Anpassungen an zwei Arten von kinematischem Feedback-Training untersuchen: Feedback-Training auf dem Knie allein (Zustand B) und sequentiell geschaltetes Feedback-Training auf Knie und Hüfte (Zustand A). Zur Messung und Rückmeldung des Hüftgelenkwinkels wird das bisherige Feedbacksystem um einen zusätzlichen Sensor am Becken ergänzt. Software-Verbesserungen werden auch mit Methoden vorgenommen, die das Studium und die Beschreibung von Anpassungen in Maßen der Inter-Gliedmaßen-Symmetrie während des Trainings ermöglichen. Die Teilnehmer besuchen uns zweimal mit einer zweiwöchigen Auswaschphase zwischen den beiden Besuchen. Fünf Teilnehmer werden beim ersten Besuch zuerst Zustand B und dann beim zweiten Besuch Zustand A unterzogen, während die anderen fünf Teilnehmer beim ersten Besuch mit Zustand A beginnen und sich dann beim zweiten Besuch Zustand B unterziehen. Um die Auswirkungen der Bedingungen auf die Normalisierung der Gelenkwinkeltrajektorien zu vergleichen, wird die Knie- und Hüftkinematik in beiden Bedingungen erfasst und analysiert. Um die Koordination der Segmente der unteren Extremitäten unter Feedback-Training zu untersuchen, werden relative Phasenmaße an Hüfte und Knie analysiert. Um zu untersuchen, ob sich die Teilnehmer an das Feedback-Retraining im Sinne einer Verbesserung der Gangqualität anpassen, werden Symmetrieverhältnisse analysiert.

Studienübersicht

Status

Rekrutierung

Bedingungen

Intervention / Behandlung

Detaillierte Beschreibung

Teilnehmereigenschaften

Diese Studie wird 10 Teilnehmer gemäß den Einschluss- und Ausschlusskriterien rekrutieren.

Systementwicklung

Um die quantitative Änderung des Hüftgelenkwinkels online zu messen, wird ein zusätzlicher Sensor auf dem Beckensegment (über dem Kreuzbein zwischen den Spina iliaca posterior superior) platziert und dem bestehenden Feedbacksystem hinzugefügt. Es werden insgesamt vier Sensoren verwendet, darunter die Sensoren an Becken, Oberschenkel, Unterschenkel und Ferse. Der Hüftbeugewinkel wird aus den Becken- und Oberschenkelsensoren berechnet. Der Kniebeugewinkel wird aus Oberschenkel- und Unterschenkelsensoren berechnet, während das Fersensensorsignal überwacht wird, um Schritte zu isolieren, indem der Kontakt des Fußes mit der Stützfläche erfasst wird. Damit die Probanden leicht erkennen können, auf welches Gelenk das Feedback hinweist, werden unterschiedliche Hintergründe für die Feedback-Schnittstelle für das Hüftgelenk bzw. das Kniegelenk ausgewählt. Gangmuster werden in einer sagittalen Ansicht der unteren Extremitäten auf Video aufgezeichnet. Um die Gangasymmetrie anhand des Symmetrieverhältnisses (Teilen des kleineren Werts durch den größeren Wert zwischen trainierten und untrainierten unteren Gliedmaßen) zu testen, wird die Dauer der Standphase (% Gangzyklus) vom Aufsetzen der Ferse bis zum Abheben durch ein Bewegungserfassungssystem mit reflektierenden Markierungen identifiziert . Reflektierende Markierungen werden auf beiden Seiten an den Knöcheln und Schuhen (fünfter Mittelfußknochen, Ferse, Rückfuß entlang der Linie von Ferse zu Zehe und unterhalb des Knöchels) angebracht, um die Ereignisse von der Ferse nach unten und von der Zehe zu messen.

Biofeedback-Gangtrainingsprotokoll

Das Feedback-Training nur am Knie (Zustand B) umfasst vier 6-minütige Trainingsblöcke: 4 Minuten Kniegelenk-Feedback-on und 2 Minuten Feedback-off. Das sequentielle Switched-Feedback-Training an Knie und Hüfte (Zustand A) umfasst vier 6-minütige Trainingsblöcke: 2 Minuten Kniegelenk-Feedback-Ein, 2 Minuten Hüftgelenk-Feedback-Ein und 2 Minuten Feedback-Aus. Die Probanden tragen während der Trainingseinheiten ihre bequemen Schuhe und täglich verwendeten Stütz-/Orthesenvorrichtungen. Insgesamt vier Trägheitssensoren (MTw, Xsens, Niederlande) werden separat am Becken, vorderen Oberschenkel, hinteren Unterschenkel und der Ferse der paretischen unteren Extremität platziert. Zu Kalibrierungszwecken steht die Testperson zuerst in ihrer/ihrer natürlichen Stehhaltung und steht dann mit einem um 60 Grad gebeugten Knie (schwächere Seite) und erhöht den Kniewinkel in der natürlichen Stehhaltung. Vor dem Training wird ein Gehversuch auf dem Laufband mit angenehmer Geschwindigkeit als Basisversuch aufgezeichnet. Nach dem Basisversuch ermöglicht ein 3-minütiger Übungsversuch eine interaktive Demonstration und Übung mit dem Ziel, dass die Testperson ein klares Verständnis der Aufgabe hat und wie das Feedback zu interpretieren ist. In beiden Trainingszuständen haben die Probanden 3 Minuten Sitzpause zwischen zwei aufeinanderfolgenden Blöcken, um die Ermüdung zu verringern.

Studientyp

Interventionell

Einschreibung (Voraussichtlich)

10

Phase

  • Unzutreffend

Kontakte und Standorte

Dieser Abschnitt enthält die Kontaktdaten derjenigen, die die Studie durchführen, und Informationen darüber, wo diese Studie durchgeführt wird.

Studienkontakt

Studieren Sie die Kontaktsicherung

Studienorte

Teilnahmekriterien

Forscher suchen nach Personen, die einer bestimmten Beschreibung entsprechen, die als Auswahlkriterien bezeichnet werden. Einige Beispiele für diese Kriterien sind der allgemeine Gesundheitszustand einer Person oder frühere Behandlungen.

Zulassungskriterien

Studienberechtigtes Alter

7 Jahre bis 21 Jahre (Kind, Erwachsene)

Akzeptiert gesunde Freiwillige

Nein

Studienberechtigte Geschlechter

Alle

Beschreibung

Einschlusskriterien:

  • Alter 7 bis 21;
  • hat SKG
  • bei denen eine Hirnverletzung diagnostiziert wurde, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Zerebralparese, Schlaganfall, traumatische Hirnverletzung;
  • Fähigkeit, auf einem Laufband ohne Hilfsmittel zu gehen, basierend auf dem Bericht der Eltern/Erziehungsberechtigten und/oder der Behandlungsgeschichte;
  • Die kognitive Entwicklung ist auf dem Niveau, das erforderlich ist, um: Anweisungen zu verstehen und zu befolgen, Fragen zu beantworten, in der Lage zu sein, den Zweck der Studie und die damit verbundenen Aktivitäten zu verstehen.

Ausschlusskriterien:

  • Botulinumtoxin-Behandlung weniger als 16 Wochen vor Beginn der Studie
  • Kürzliche oder gleichzeitige Behandlung, die die Studie beeinträchtigen könnte.

Studienplan

Dieser Abschnitt enthält Einzelheiten zum Studienplan, einschließlich des Studiendesigns und der Messung der Studieninhalte.

Wie ist die Studie aufgebaut?

Designdetails

  • Hauptzweck: Sonstiges
  • Zuteilung: Zufällig
  • Interventionsmodell: Sequenzielle Zuweisung
  • Maskierung: Keine (Offenes Etikett)

Waffen und Interventionen

Teilnehmergruppe / Arm
Intervention / Behandlung
Sonstiges: Feedback-Training zuerst am Einzelgelenk
Die Teilnehmer der Untergruppe 1 werden beim ersten Besuch zuerst Bedingung B und beim zweiten Besuch Bedingung A unterzogen.
Sonstiges: Sequentiell geschaltetes Feedback-Training an Knie und Hüfte (Zustand A)
Bedingung A umfasst vier 6-minütige Trainingsblöcke: 2 Minuten Kniegelenk-Feedback-Ein, 2 Minuten Hüftgelenk-Feedback-Ein und 2 Minuten Feedback-Aus. Das Training mit aktiviertem Feedback läuft wie folgt ab: Die Testperson geht auf dem Laufband und versucht, das auf der Feedback-Schnittstelle angezeigte Zielmuster der Hüft- und/oder Kniebeugung zu erreichen. Das Training ohne Feedback erfolgt wie folgt: Der Proband geht auf dem Laufband und versucht, das Muster ohne jegliche Form von visuellem oder verbalem Feedback beizubehalten.
Sonstiges: Feedback-Training nur auf dem Knie (Zustand B)
Bedingung B umfasst vier 6-minütige Trainingsblöcke: 4-minütiges Kniegelenk-Feedback-on und 2-minütiges Feedback-off. Das Training mit aktiviertem Feedback läuft wie folgt ab: Die Testperson geht auf dem Laufband und versucht, das auf der Feedback-Schnittstelle angezeigte Zielmuster der Hüft- und/oder Kniebeugung zu erreichen. Das Training ohne Feedback erfolgt wie folgt: Der Proband geht auf dem Laufband und versucht, das Muster ohne jegliche Form von visuellem oder verbalem Feedback beizubehalten.
Sonstiges: sequentielles Feedback-Training auf Mehrgelenk zuerst
Die Teilnehmer der Untergruppe 2 beginnen beim ersten Besuch mit Bedingung A und durchlaufen dann beim zweiten Besuch Bedingung B.
Sonstiges: Sequentiell geschaltetes Feedback-Training an Knie und Hüfte (Zustand A)
Bedingung A umfasst vier 6-minütige Trainingsblöcke: 2 Minuten Kniegelenk-Feedback-Ein, 2 Minuten Hüftgelenk-Feedback-Ein und 2 Minuten Feedback-Aus. Das Training mit aktiviertem Feedback läuft wie folgt ab: Die Testperson geht auf dem Laufband und versucht, das auf der Feedback-Schnittstelle angezeigte Zielmuster der Hüft- und/oder Kniebeugung zu erreichen. Das Training ohne Feedback erfolgt wie folgt: Der Proband geht auf dem Laufband und versucht, das Muster ohne jegliche Form von visuellem oder verbalem Feedback beizubehalten.
Sonstiges: Feedback-Training nur auf dem Knie (Zustand B)
Bedingung B umfasst vier 6-minütige Trainingsblöcke: 4-minütiges Kniegelenk-Feedback-on und 2-minütiges Feedback-off. Das Training mit aktiviertem Feedback läuft wie folgt ab: Die Testperson geht auf dem Laufband und versucht, das auf der Feedback-Schnittstelle angezeigte Zielmuster der Hüft- und/oder Kniebeugung zu erreichen. Das Training ohne Feedback erfolgt wie folgt: Der Proband geht auf dem Laufband und versucht, das Muster ohne jegliche Form von visuellem oder verbalem Feedback beizubehalten.

Was misst die Studie?

Primäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Mittlerer quadratischer Fehler des Kniebeugewinkels
Zeitfenster: Unmittelbar nach der ersten Trainingseinheit
Der quadratische Mittelwertfehler des Kniebeugewinkels (RMSE_KF) wird zwischen den gemessenen Kniebeugewinkeln und dem Soll-Kniebeugewinkel in den letzten zehn Schritten des letzten Versuchs mit ausgeschaltetem Feedback in jeder Trainingseinheit berechnet.
Unmittelbar nach der ersten Trainingseinheit
Mittlerer quadratischer Fehler des Kniebeugewinkels
Zeitfenster: Unmittelbar nach der zweiten Trainingseinheit
Der quadratische Mittelwertfehler des Kniebeugewinkels (RMSE_KF) wird zwischen den gemessenen Kniebeugewinkeln und dem Soll-Kniebeugewinkel in den letzten zehn Schritten des letzten Versuchs mit ausgeschaltetem Feedback in jeder Trainingseinheit berechnet.
Unmittelbar nach der zweiten Trainingseinheit
Maximaler Kniebeugewinkel
Zeitfenster: Unmittelbar nach der ersten Trainingseinheit
Der maximale Kniebeugewinkel (PKF) ist der mittlere maximale Kniebeugewinkel in den letzten zehn Schritten des letzten Versuchs mit ausgeschaltetem Feedback.
Unmittelbar nach der ersten Trainingseinheit
Maximaler Kniebeugewinkel
Zeitfenster: Unmittelbar nach der zweiten Trainingseinheit
Der maximale Kniebeugewinkel (PKF) ist der mittlere maximale Kniebeugewinkel in den letzten zehn Schritten des letzten Versuchs mit ausgeschaltetem Feedback.
Unmittelbar nach der zweiten Trainingseinheit
Maximaler Hüftbeugewinkel
Zeitfenster: Unmittelbar nach der ersten Trainingseinheit
Der maximale Hüftbeugungswinkel (PHF) ist der mittlere maximale Kniebeugungswinkel in den letzten zehn Schritten des letzten Versuchs mit ausgeschaltetem Feedback.
Unmittelbar nach der ersten Trainingseinheit
Maximaler Hüftbeugewinkel
Zeitfenster: Unmittelbar nach der zweiten Trainingseinheit
Der maximale Hüftbeugungswinkel (PHF) ist der mittlere maximale Kniebeugungswinkel in den letzten zehn Schritten des letzten Versuchs mit ausgeschaltetem Feedback.
Unmittelbar nach der zweiten Trainingseinheit
Minimaler relativer Phasenwinkel zwischen Hüfte und Knie
Zeitfenster: Unmittelbar nach der ersten Trainingseinheit
Der minimale relative Phasenwinkel zwischen Hüfte und Knie ist die minimale Phasenwinkeldifferenz zwischen Hüfte und Knie. Der Phasenwinkel wird als inverser Tangens der Winkelgeschwindigkeit dividiert durch die Winkelverschiebung berechnet.
Unmittelbar nach der ersten Trainingseinheit
Minimaler relativer Phasenwinkel zwischen Hüfte und Knie
Zeitfenster: Unmittelbar nach der zweiten Trainingseinheit
Der minimale relative Phasenwinkel zwischen Hüfte und Knie ist die minimale Phasenwinkeldifferenz zwischen Hüfte und Knie. Der Phasenwinkel wird als inverser Tangens der Winkelgeschwindigkeit dividiert durch die Winkelverschiebung berechnet.
Unmittelbar nach der zweiten Trainingseinheit
Symmetrieverhältnis der Standphase
Zeitfenster: Unmittelbar nach der ersten Trainingseinheit
Das Symmetrieverhältnis wird berechnet, indem der kleinere Wert durch den größeren Wert (trainierte vs. untrainierte untere Extremitäten) der Standphasenzeit (% Gangzyklus) dividiert wird. Daraus ergibt sich ein Wert zwischen 0,0 und 1,0, wobei Werte näher an 1,0 eine größere Symmetrie anzeigen.
Unmittelbar nach der ersten Trainingseinheit
Symmetrieverhältnis der Standphase
Zeitfenster: Unmittelbar nach der zweiten Trainingseinheit
Das Symmetrieverhältnis wird berechnet, indem der kleinere Wert durch den größeren Wert (trainierte vs. untrainierte untere Extremitäten) der Standphasenzeit (% Gangzyklus) dividiert wird. Daraus ergibt sich ein Wert zwischen 0,0 und 1,0, wobei Werte näher an 1,0 eine größere Symmetrie anzeigen.
Unmittelbar nach der zweiten Trainingseinheit

Mitarbeiter und Ermittler

Hier finden Sie Personen und Organisationen, die an dieser Studie beteiligt sind.

Sponsor

Kessler Foundation

Mitarbeiter

Children's Specialized Hospital

Ermittler

  • Hauptermittler: Xuan Liu, PhD, Kessler Foundation

Studienaufzeichnungsdaten

Diese Daten verfolgen den Fortschritt der Übermittlung von Studienaufzeichnungen und zusammenfassenden Ergebnissen an ClinicalTrials.gov. Studienaufzeichnungen und gemeldete Ergebnisse werden von der National Library of Medicine (NLM) überprüft, um sicherzustellen, dass sie bestimmten Qualitätskontrollstandards entsprechen, bevor sie auf der öffentlichen Website veröffentlicht werden.

Haupttermine studieren

Studienbeginn (Tatsächlich)

30. Oktober 2021

Primärer Abschluss (Voraussichtlich)

30. Juni 2022

Studienabschluss (Voraussichtlich)

29. September 2022

Studienanmeldedaten

Zuerst eingereicht

29. September 2021

Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat

26. Oktober 2021

Zuerst gepostet (Tatsächlich)

3. November 2021

Studienaufzeichnungsaktualisierungen

Letztes Update gepostet (Tatsächlich)

31. März 2022

Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt

30. März 2022

Zuletzt verifiziert

1. März 2022

Mehr Informationen

Begriffe im Zusammenhang mit dieser Studie

Schlüsselwörter

Zusätzliche relevante MeSH-Bedingungen

Andere Studien-ID-Nummern

  • R-1084-19

Plan für individuelle Teilnehmerdaten (IPD)

Planen Sie, individuelle Teilnehmerdaten (IPD) zu teilen?

Nein

Arzneimittel- und Geräteinformationen, Studienunterlagen

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Arzneimittelprodukt

Nein

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Geräteprodukt

Nein

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