Die Auswirkungen einer motorbetriebenen Knieorthese auf die Gangkinematik von Kindern mit Kniestreckungsschwäche

Spezifische Ziele:

Eine Verbesserung der Kniekinematik während des Gehens bei Kindern, die aufgrund von Schwäche einen kauernden Gang zeigen, würde dazu beitragen, die daraus resultierenden schädlichen Auswirkungen zu mildern - Schmerzen, Gelenkdeformitäten, radiologische Anomalien und Verlust des unabhängigen Gangs.

Das primäre Ziel dieses Protokolls ist es, die Wirksamkeit einer motorbetriebenen Knieorthese (die „Agilik“, entwickelt von Bionic Power) für den Gang bei Patienten mit geducktem Gang zu beurteilen. Die Forscher werden sich speziell auf die Verbesserung der Kniestreckung während des Stehens bei Patienten mit geducktem Gang konzentrieren.

Das primäre Ziel ist durch zwei Hypothesen und zwei entsprechende Ziele gekennzeichnet:

Hypothese 1: Die Verwendung des Agilik bei Kindern mit geducktem Gang führt zu einer sofortigen Verbesserung der Kniekinematik in der Sagittalebene während des Gehens, mit besonderem Fokus auf die Kniestreckung während der Standphase.

Ziel 1: Durch die Verwendung von Bewegungserfassung zum quantitativen Vergleich der Kniekinematik in der Sagittalebene und der zeitlich-räumlichen Gangmetrik, die mit dem Agilik durchgeführt wurde, ohne das Gerät und auch mit allen Korsetts/Orthesen, die der Patient derzeit verwendet. Dieses Ziel wird einen Einblick in die unmittelbare Wirkung der Verwendung des Agilik zur Milderung der Merkmale des geduckten Gangs geben.

Hypothese 2: Die Anwendung des Agilik bei Kindern mit geduckter Gangart über eine Reihe von Trainingseinheiten führt zu einer nachhaltigen Verbesserung der Kniestreckung in der Standphase, auch wenn das Kind ohne Hilfe des Agilik barfuß geht.

Ziel 2: Vergleichen Sie die Kinematik der Sagittalebene und die zeitlich-räumlichen Metriken zwischen Barfußgehversuchen zu Beginn des Ortheseneingriffs und Barfußgehversuchen am Ende der letzten Orthesensitzung. Dieses Ziel gibt Aufschluss über alle anhaltenden/erlernten Auswirkungen der Verwendung der Orthese, die zu einer Änderung des Gangbilds führen, selbst wenn die Orthese nicht verwendet wird.

Hintergrund, Bedeutung & Literaturübersicht:

Kinder mit Diagnosen von Zerebralparese (CP), Spina bifida (SB) oder anderen inkompletten Rückenmarksverletzungen (iSCI) leiden häufig unter atypischem und problematischem Gangbild, das, wenn es nicht korrigiert wird, zu einem Verlust an Mobilität, Unabhängigkeit und Lebensqualität führen kann. Während jedes Kind mit diesen Diagnosen einzigartig ist und sich die Diagnose klinisch auf unterschiedliche Weise manifestiert, werden einige spezifische Gangabweichungen, wie z. B. ein geduckter Gang, häufig beobachtet. Der geduckte Gang ist durch ein übermäßig gebeugtes Knie während der Standphase des Gangs gekennzeichnet. Eine geduckte Haltung reduziert die Kapazität der Muskeln, Knie und Hüfte zu strecken, und ist deutlich weniger effizient. Anti-Schwerkraft-(Streck-)Muskelschwäche kann zum Hockgang beitragen, insbesondere zu einer stärkeren Verschlechterung mit zunehmendem Alter, teilweise weil die Zunahme der Muskelkraft nicht mit der Geschwindigkeit des Körperwachstums Schritt hält. Das Erreichen und Aufrechterhalten eines angemessenen Kraftniveaus bei Menschen mit motorischen Behinderungen ist eine Herausforderung. Herkömmliche Knöchelorthesen kompensieren Schwäche durch passive Unterstützung und führen mit der Zeit oft zu größerer Schwäche in diesen Muskeln. Es besteht eindeutig ein Bedarf an effektiveren Trainingsstrategien oder -geräten, die die Kraft für Personen mit geducktem Gang erhalten oder möglicherweise sogar steigern können und dadurch helfen, die Gangfunktion aufrechtzuerhalten.

Tragbare Geräte, die eine Art von externer Unterstützung und/oder Unterstützung bieten, um einer Person bei der Durchführung einer funktionellen Aufgabe zu helfen, oft als Roboter-Exoskelette bezeichnet, sind zunehmend als Trainings-/Hilfsgeräte verfügbar. Es fehlt jedoch noch an Evidenz für deren Einsatz und für die Bestimmung optimaler Methoden für bestimmte Patientenpopulationen.

Der Hauptzweck dieser Studie ist die Bewertung der Wirksamkeit einer motorbetriebenen Knieprothese – der Agilik – zur Verbesserung des geduckten Gangs bei Kindern. Dynamische oder unterstützende Knievorrichtungen haben sich in Rehabilitationspopulationen, wie z. B. bei Personen mit Rückenmarksverletzungen, als wirksam erwiesen und können sich auch für Personen mit geducktem Gang als vorteilhaft erweisen.

Datensammlung:

Dies ist eine Studie an ambulanten Patienten mit Hockgang, um die Wirksamkeit einer unterstützenden Orthese (Agilik) zur Verbesserung des Hockgangs zu bewerten. Die Studie umfasst sieben Besuche für die Teilnehmer innerhalb eines Zeitraums von zwei Monaten. Der erste Besuch (Besuch 1) dient der Zustimmung, Beurteilung der Eignung, Anamnese und körperlichen Untersuchung, Abdruck für die Korsettherstellung, was 2 Stunden dauern wird. Die Herstellung des Paares individueller Zahnspangen für jeden Teilnehmer dauert ungefähr 4 Wochen. Der zweite Besuch (Besuch 2) dient der anfänglichen Einrichtung, Abstimmung und dem Testen des Agilik während des Gehens und dauert maximal 4 Stunden. Um die Einstellung des Geräts zu erleichtern, wird der behandelnde Physiotherapeut (PT) während Besuch 2 mit Personal von Bionic Power zusammenarbeiten, um das Drehmomentprofil des Agilik in Bezug auf normalisierende Gangparameter zu optimieren. Wenn der Teilnehmer in der Lage ist, den ca. 10 m langen Gehweg mit dem Agilik beim zweiten Besuch ohne Hilfe einer anderen Person (aber mit seiner Mobilitätshilfe, wenn er normalerweise zum Gehen verwendet wird) zu absolvieren, erste Datenerfassung beim Gehen mit dem Agilik und die Ausgangsbedingungen , findet bei Besuch 2 (Tabelle 1) statt, zusammen mit einer zusätzlichen Gehpraxis für die Akkommodation mit dem Gerät, die maximal 4 Stunden dauert. „Ausgangsbedingungen“ beziehen sich auf Barfuß und die Verwendung einer aktuellen Orthese/Orthese durch den Patienten. Wenn die Teilnehmer während ihrer Trainingseinheit mit dem Agilik instabil sind, tragen die Teilnehmer ein Gurtzeug (Maxi Sky 2, Arjo, Malmö, Schweden), um das Training mit dem Agilik fortzusetzen. Das Maxi Sky 2-System überwacht die Teilnehmer beim Gehen, um sie im Falle eines Sturzes vor Bodenkontakt zu schützen, indem es ihr Körpergewicht stützt, wenn sie instabil werden. Die folgenden vier Besuche (Besuche 3-6) erleichtern dem Teilnehmer die Zeit, mit dem Agilik zu üben und Gehversuche für ihn aufzuzeichnen, die jeweils maximal 2 Stunden dauern. Während der Agilik-Studien wird während der späten Schwung- und/oder Standphase eine Kniestreckungsunterstützung bereitgestellt. Während der frühen und mittleren Schwungphasen wird keine Unterstützung bereitgestellt. Der letzte Besuch (Besuch 7) umfasst das Üben und Aufzeichnen von Versuchen mit dem Agilik sowie eine weitere Aufzeichnung der bei Besuch 1 gesammelten Barfuß- und Korsett-/Orthesenbedingungen (siehe Tabelle 1 für eine Zusammenfassung der Aktivitäten, die während jedes Besuchs stattfanden). . Bei jedem Besuch, an dem die Teilnehmer teilnehmen, wird der behandelnde PT den Teilnehmer und seine Familie kurz befragen, um festzustellen, ob es seit dem vorherigen Besuch irgendwelche Änderungen gibt, die darauf hindeuten, dass ihre Teilnahme an der Studie eingestellt werden sollte, und/oder ob der PT davon Kenntnis haben sollte über erhöhte Risiken bei ihrer Teilnahme. Wenn sich der Zustand des Teilnehmers so verändert hat, dass er die oben genannten Einschlusskriterien nicht erfüllen kann, werden zwei Optionen angeboten: 1) Der Besuch des Teilnehmers kann verschoben werden, um die Wiederherstellung des ursprünglichen Zustands des Patienten bei seiner ursprünglichen Aufnahme in die Studie zu ermöglichen. oder 2) der Teilnehmer kann von der Studie zurücktreten. Option Nr. 2 ist erforderlich, wenn das Studienteam der Ansicht ist, dass es keine vernünftige Erwartung gibt, dass der Teilnehmer innerhalb eines Monats nach seinem vorherigen Besuch in einen Gesundheitszustand zurückkehrt, in dem er in der Lage ist, die ursprünglichen Einschlusskriterien zu erfüllen.

Die Gangbeurteilung umfasst passive reflektierende Markierungen, die an jedem Segment der unteren Extremität auf die Haut geklebt werden. Oberflächenelektromyographie (EMG)-Elektroden werden verwendet, um die Muskelaktivität während des Gehens zu messen. Klebende Oberflächenelektroden (Delsys Inc., Boston, MA) werden nach Hautvorbereitung mit einem Alkoholtupfer auf der Haut über den Muskeln platziert. Die Elektroden werden von einem ausgebildeten Therapeuten bilateral an den Kniestreckmuskeln, Kniebeugermuskeln, Knöchel-Dorsalflexormuskeln und Knöchel-Plantarbeugermuskeln platziert. EMG-Elektrodenpads, die direkt auf der Haut platziert werden, beeinträchtigen die Orthese nicht. Während der Gehversuche jedes Teilnehmers (einschließlich Barfuß, vorhandener Orthesen/Orthesen und Agilik-Bedingungen) sammeln die Ermittler 3D-Kinematik- (Bewegungs-), Kraftplatten- und Oberflächen-EMG-Daten, um die Gangmuster beim Gehen über Grund zu quantifizieren. Die Gangbiomechanik wird im Labor mit einem Bewegungserfassungssystem von Qualisys (Qualisys, Göteborg, Schweden) und Kraftmessplatten (AMTI, Watertown, MA) erfasst. Bei allen Gehversuchen während der gesamten Dauer der Studie werden die Teilnehmer angewiesen, mit einer selbstgewählten, angenehmen Geschwindigkeit zu gehen. Sie werden angewiesen, die 10 m in ihrem selbstgewählten Tempo zu gehen. Wenn sie das Ende der 10 m erreichen, halten sie an, drehen sich um 180 Grad, warten auf Anweisungen zum Fortfahren und kehren dann zum ursprünglichen Ausgangspunkt zurück. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis mindestens fünf 10-m-Gehversuche erfolgreich durchgeführt und aufgezeichnet wurden.

Datenanalyse:

Um Ziel 1 zu erreichen, vergleichen die Ermittler den maximalen Kniewinkel während der Stand- und Kniemomentprofile während der Standposition in der Sagittalebene zwischen den Bedingungen. Eine Verbesserung der maximalen Kniestreckung um mehr als 10° wird als Schwellenwert für die klinische Signifikanz angesehen, basierend auf einer Studie, die Kinder mit Kniebeugen in klinische Kategorien (leicht, mäßig oder schwer) einteilte, basierend auf 10°-Schritten im Kniewinkel. Die Ermittler werden auch zeitlich-räumliche Metriken von jeder Bedingung vergleichen, einschließlich: Ganggeschwindigkeit, Schrittlänge, Schrittlänge, in der Haltung verbrachte Zeit und Schrittweite. Um Ziel 2 zu erreichen, werden die Barfußversuche von Besuch 1 und Besuch 6 anhand der gleichen Metriken verglichen, die oben für Ziel 1 aufgeführt sind.

Um die oben genannten Gangparameter innerhalb der Probanden, aber unter verschiedenen Bedingungen (barfuß, vorhandene Orthesen/Orthesen und Agilik) zu vergleichen, führen die Forscher gepaarte t-Tests durch, um die statistische Signifikanz zwischen den Mittelwerten jedes Parameters (Kniewinkel und Ganggeschwindigkeit) zu bestimmen. Die Ermittler werden die Bonferroni-Korrektur anwenden, um mehrfaches Testen von p-Werten unter verschiedenen Bedingungen zu berücksichtigen. Die Prüfärzte werden eine Zunahme der Kniestreckung um mehr als 10 Grad während des Stehens als klinisch signifikante Verbesserung betrachten. Während unsere Stichprobengröße in dieser Studie auf 5 Teilnehmer begrenzt ist, haben ähnliche gerätezentrierte Rehabilitationsstudien ähnliche Stichprobengrößen verwendet und konnten aufgrund großer Effektstärken statistisch signifikante Veränderungen beobachten. Basierend auf diesen Studien erwarten die Forscher, dass sie in der Lage sein werden, die Hypothesen zu testen und die für diese Studie definierten Ziele zu erreichen.