Präzisionsrehabilitation: Mechanismen und Wirksamkeit von Vibrationen im Trainingstraining bei degenerativer Knie-Arthrose

Knie-Arthrose (OA) ist eine häufige degenerative Erkrankung bei älteren Menschen. Chronische Schmerzen, Quadrizepsschwäche, eingeschränkte tägliche Aktivitäten, mangelnde Mobilität sowie Gleichgewichts- und Gehstörungen sind die häufigsten Symptome. Das übergeordnete Ziel dieser Studie besteht darin, künstliche Intelligenz (KI) auf der Grundlage der Konzepte der Präzisionsrehabilitation einzusetzen, um eine tragbare multifunktionale Vibrationsknieorthese zu entwickeln, die sich am besten zur Verbesserung der degenerativen Knie-OA in Bezug auf funktionelle Leistung und Schmerzlinderung eignet. Die Forscher gehen davon aus, dass dieses KI-basierte Präzisionsrehabilitationsgerät die funktionelle Leistung und Schmerzlinderung älterer Patienten mit degenerativer Knie-OA im Vergleich zu herkömmlichen Behandlungen verbessern wird. Das erwartete Ergebnis dieser vorgeschlagenen Studie wird ein Beweis für die Durchführbarkeit und Wirksamkeit von Bewegungstraining in Kombination mit Vibrationseingriffen unter Verwendung einer AI-Knieorthese bei Patienten mit Knie-OA sein. Mit dieser vierjährigen Studie werden die folgenden drei spezifischen Ziele erreicht:

Ziel 1: Ermittlung des optimalen Vibrationsinterventionsmodus bei funktionellen Bewegungen bei Patienten mit Knie-OA.

Patienten mit Knie-OA werden rekrutiert und erhalten während funktioneller Bewegungen drei Vibrationsbedingungen an den Oberschenkelmuskeln mit niedriger oder hoher Frequenz. Diese einfach verblindete, randomisierte Querschnittsstudie wird Referenzwerte liefern, die auf den Ergebnissen der Hämodynamik im Gehirn und den lokalen Muskeln sowie auf Muskelkrafttests basieren, um den besten Vibrationsinterventionsmodus für Patienten mit Knie-Arthrose zu bestimmen. Die Forscher werden 60 Patienten mit Knie-OA rekrutieren und Veränderungen in der Hämodynamik, Propriozeption, funktionellen Leistung und Muskelkraftleistung vor und nach der Vibration beurteilen. Der optimierte Vibrationsinterventionsmodus dieser Studie wird zur Referenzgrundlage für Vibrationsinterventionen bei Patienten mit Knie-OA sowie zur Umsetzungsentscheidung der Ziele 2 und 3 dieser Studie beitragen.

Ziel 2: Entwicklung einer KI-Knieorthese, die als klinisches Bewertungsinstrument verwendet werden kann und Vibrationseingriffe zum richtigen Zeitpunkt umsetzt.

Die Forscher werden eine KI-Kniestütze entwickeln, die Bewegungsdaten wie Kinematik, Kinetik und Muskelaktivitäten als Eingaben sammeln kann. Anschließend werden berechnete Daten wie die Erkennung funktioneller Aufgaben und die Schätzung der Gelenkkraft ausgegeben. Mithilfe von KI-Algorithmen analysieren die Forscher die biomechanischen Daten, die von den in die Knieorthese eingebetteten Sensoren gesammelt werden, und passen die Vibrationsfrequenz, -intensität und -dauer an, um die therapeutischen Wirkungen zu optimieren. Für diese Studie werden 10 Patienten mit Knie-OA und 10 gleichaltrige gesunde ältere Teilnehmer rekrutiert. Die KI-Knieorthese wird hinsichtlich ihrer Bewertungsfunktion und therapeutischen Wirkung validiert.

Ziel 3: Ermittlung der Auswirkungen von körperlichem Training in Kombination mit Vibrationseingriffen unter Verwendung der AI-Knieorthese bei Patienten mit Knie-OA.

Die Forscher verwendeten einen versiegelten Brief, um eine randomisierte Kontrollstudie (RCT) durchzuführen, bei der die entwickelte KI-Knieorthese in Verbindung mit körperlichem Training eingesetzt wurde, um die funktionelle Leistung zu verbessern und Schmerzen bei Patienten mit Knie-Arthrose zu lindern. Dieses Übungstraining kann Echtzeit-Kniebewegungsunterstützung und Muskelaktivitäts-Feedback integrieren, was Patienten dabei hilft, das Knie während des Trainings zu kontrollieren, um Sportverletzungen zu vermeiden. Die 60 Knie-OA-Patienten werden nach dem Zufallsprinzip in zwei Gruppen eingeteilt. Die Versuchsgruppe erhält 8 Wochen lang eine kombinierte KI-Kniestütze und Trainingsintervention, während die Kontrollgruppe nur ein Standard-Trainingstraining erhält. Hämodynamische und biomechanische Analysen bestimmen das Ergebnis zu vier Zeitpunkten (d. h. vor dem Training, nach dem Training, 3 Monate nach dem Training und 1 Jahr nach dem Training).