Evaluación de amputados transfemorales al pasar de una prótesis de rodilla mecánica a una con microprocesador

Hipótesis de investigación La hipótesis central de esta propuesta es que los beneficios en la vida real de las rodillas con microprocesador (MPK) se subestiman en gran medida debido a la falta de métodos sensibles y ecológicamente válidos para evaluar el rendimiento motor. Esto dificulta la justificación de las MPK para muchos amputados que podrían beneficiarse de ellas. La investigación reciente de los investigadores sobre la relación entre la longitud de la zancada y la cadencia y el análisis de la marcha de tareas duales ofrece una nueva dirección para superar algunas de estas limitaciones.

¿Por qué la relación entre longitud de zancada y cadencia para los MPK? Debido a que la longitud de zancada y la cadencia forman una fuerte relación lineal en un rango de velocidades de marcha, examinar la fuerza de su asociación ofrece una forma única de caracterizar la marcha natural. Los investigadores encontraron que la relación entre la longitud de la zancada y la cadencia se interrumpe en los usuarios de prótesis. Además, la relación entre la longitud del paso y la cadencia se interrumpe bilateralmente, lo que indica un control neurológico alterado de la marcha. A diferencia de una rodilla mecánica, los MPK ajustan las propiedades para adaptarse a los cambios de velocidad, asemejándose a un patrón de marcha más natural. Por lo tanto, se espera que la relación entre la longitud de la zancada y la cadencia sea más estrecha para las MPK que para una rodilla mecánica.

¿Por qué marcha de doble tarea para los MPK? La marcha de doble tarea es el acto de caminar mientras se realiza una tarea adicional (hablar, enviar mensajes de texto, etc.). La carga adicional impuesta al sistema nervioso altera la marcha. Por lo tanto, "caminar mientras se habla" refleja mejor la forma de andar de la vida real que el análisis estándar de la forma de andar. Los estudios de marcha de doble tarea en usuarios de prótesis son raros. La medida de resultado clásica en los estudios de doble tarea es una desviación estándar dividida por la media de cada parámetro de la marcha por separado, lo que ignora su dependencia de los cambios en la velocidad. Los investigadores desarrollaron recientemente un nuevo método para analizar la marcha de doble tarea basado en la relación lineal que tienen la longitud de la zancada y la cadencia con la velocidad. Las desviaciones estándar de la diferencia entre el punto de datos real para la longitud de zancada o la cadencia desde el punto predicho por la línea que representa el mejor ajuste con la velocidad se comparan entre la caminata libre y la caminata de doble tarea. Este cálculo de la variabilidad en la longitud de la zancada o la cadencia explica sus cambios de prueba a prueba con la velocidad que puede influir en los resultados. Estudios previos indican que las MPK requieren menos pensamiento adicional durante la marcha. De ser así, los usuarios deberían poder cambiar los recursos motores y cognitivos de la marcha a otras actividades y, al mismo tiempo, tener una marcha menos variable en condiciones de doble tarea. Dado que la disminución de la variabilidad de la marcha se ha relacionado con un mejor control neurológico de la marcha y un menor riesgo de caídas, el estudio de prueba de principio propuesto será el primer paso para proporcionar evidencia crítica faltante para justificar el uso de MPK en una población más amplia de amputados, particularmente en usuarios de K2 o personas con deterioro cognitivo como resultado de enfermedad vascular o diabetes.

Objetivo: Evaluar las diferencias en la marcha y la función entre una MPK (RheoKnee®, Ossur) y una rodilla mecánica en usuarios de prótesis K2 y K3 en un diseño de sujeto único A-B-A y B-A-B.

Objetivo Específico 1: Evaluar la relación longitud de zancada-cadencia durante la marcha con el MPK en comparación con la rodilla mecánica.

Hipótesis 1.1: La relación lineal entre la longitud de la zancada y la cadencia mejorará significativamente después de llevar el MPK. Hipótesis 1.2: La linealidad de la relación longitud de zancada-cadencia será significativamente mayor para la MPK que para la rodilla mecánica.

Objetivo específico 2: Determinar los cambios en el costo de la doble tarea al caminar con el MPK en comparación con la rodilla mecánica.

Hipótesis 2.1: En la condición de doble tarea, la variabilidad en la longitud de la zancada y la cadencia será significativamente menor al usar la MPK que con la rodilla mecánica.

Objetivo específico 3: Comparar el rendimiento entre la MPK y la rodilla mecánica en medidas clínicas de movilidad, equilibrio y preferencia del usuario.

Hipótesis 3.1: Las medidas de movilidad funcional mejorarán más con el MPK que con la rodilla mecánica. Hipótesis 3.2: Las medidas de equilibrio mejorarán más con el MPK que con la rodilla mecánica.

Hipótesis 3.3: El rango de movimiento conjunto y la simetría de la fuerza de reacción del suelo mejorarán al usar el MPK.

Diseño del estudio:

El estudio utilizará un diseño de sujeto único A-B-A y B-A-B (A- la rodilla mecánica actual del sujeto; B- MPK: RheoKnee®). El propósito del diseño B-A-B es controlar un efecto de aprendizaje debido a múltiples repeticiones de tareas cognitivas durante la marcha de doble tarea, lo que puede contribuir a mejoras hipotéticas en la fase B del diseño A-B-A. Cada fase tendrá una duración de 4 semanas.

Protocolo:

Los sujetos elegibles que firmaron el formulario de consentimiento se asignarán aleatoriamente al grupo A-B-A o B-A-B. Se verificará el ajuste/alineación correctos de la rodilla mecánica actual y, si está bien, se realizará el análisis de la marcha en 3D y la evaluación funcional (evaluación completa) al inicio del estudio. Caminar a hasta 5 velocidades autoseleccionadas (de muy lenta a muy rápida) y la marcha de doble tarea (Evaluación de la marcha) también se evaluarán al inicio y luego semanalmente a lo largo de cada fase. Al final de cada fase, se repiten la Evaluación de la marcha y la Evaluación completa. El final de cada fase actual y el comienzo de una nueva fase están separados por un período de transición. El período de transición comienza con la alineación de un nuevo dispositivo seguido de 2 semanas de adaptación durante las cuales un fisioterapeuta (PT) proporciona hasta 6 sesiones de entrenamiento de la marcha y se verifica la alineación. Se harán todos los esfuerzos posibles para mantener el sistema de suspensión y estilo de encaje actual del sujeto. El diseño B-A-B es idéntico al diseño A-B-A, excepto por un período de transición adicional al principio, ya que los sujetos ingenuos se adaptan por primera vez al MPK.

Métodos:

Los usuarios de una prótesis mecánica de rodilla serán reclutados de la población atendida por el Centro de Rehabilitación Metodista si cumplen con los criterios de inscripción. Después de firmar el formulario de consentimiento, los sujetos se asignarán al grupo A-B-A o B-A-B mediante una secuencia de números aleatorios.

Evaluación de la marcha:

Velocidades autoseleccionadas:

Los datos temporales y espaciales de las pisadas se recopilarán mediante una pasarela electrónica (20 pies) mientras el sujeto camina a cinco velocidades seleccionadas por él mismo (muy lenta, lenta, normal, rápida, muy rápida). Un área en cada extremo de la pasarela permitirá la aceleración y desaceleración para que solo se registre la marcha en estado estable. Los sujetos completarán un mínimo de 4 pases a cada velocidad, que seleccionarán libremente para lograr el patrón de caminata más natural. La velocidad de marcha normal siempre se recogerá primero. El orden de las categorías de velocidad más lenta/más rápida se aleatorizará y la velocidad muy lenta/rápida se recopilará en último lugar en cada categoría. Los sujetos recibirán instrucciones para modular la velocidad dentro de los límites de seguridad y se les animará a completar todas las velocidades, en la medida de lo posible.

Marcha de doble tarea:

Se utilizarán cuatro tareas cognitivas para la marcha de doble tarea; ortografía inversa, resta en serie, extensión de dígitos y listado de categorías. Se utilizarán tres tareas en cada punto de evaluación para frenar el efecto del aprendizaje. Las tareas se seleccionarán al azar para que cada una reciba el mismo número de veces en cada fase. Las cuatro tareas se utilizarán en la línea de base. Se darán diferentes indicaciones para garantizar que ninguna tarea se presente de la misma manera dos veces.

Antes de cada evaluación, el sujeto practicará sentado las tareas seleccionadas para familiarizarse con el protocolo. Para la marcha de doble tarea, se instruirá al sujeto para que camine a un ritmo cómodo y simultáneamente realice tareas cognitivas sin instrucciones específicas sobre priorización. Las tareas cognitivas se aleatorizarán por bloques y cada bloque contendrá 4 pruebas de caminata. Al final, se le pedirá al sujeto que califique la dificultad de la tarea en una escala Likert de 7 puntos.

Evaluación completa:

• Evaluación protésica funcional (predictor de movilidad de amputados, prueba L, prueba de caminata de 6 minutos, escala de equilibrio de Berg, índice de costo fisiológico, evaluación de la marcha temporal/espacial)
• Evaluación del usuario de la prótesis (cuestionario de evaluación de prótesis, evaluaciones de preferencia de rodilla específicas del estudio)
• Evaluación computarizada de la marcha en 3D (cinemática y cinética de la marcha en 3D)
• Cognición/estado de ánimo (miniexamen del estado mental modificado, rutas A y B, cuestionario de salud del paciente)

Medidas de resultado:

Objetivo específico 1: Relación de cadencia de longitud de zancada

• Resultado principal: coeficiente de determinación (R2) de la línea de regresión lineal
• Resultados secundarios: velocidad máxima y rango de velocidades

Objetivo Específico 2: Costo de la marcha de doble tarea

• Resultado principal: variabilidad (desviación estándar) de la longitud de la zancada y la cadencia en condiciones sin restricciones y de doble tarea
• Resultados secundarios: pico/rango de velocidades bajo las dos condiciones; la calificación de dificultad

Objetivo Específico 3: Comparación del cambio entre usuarios de K2 y K3

• Resultados principales: puntajes de la escala de equilibrio de Berg, cuestionario de evaluación de prótesis, predictor de movilidad de amputados, prueba L, prueba de caminata de 6 minutos, índice de costo fisiológico
• Resultados secundarios: Evaluación de la marcha temporal/espacial, rango de movimiento articular 3D, ángulos articulares en instantes críticos, la fuerza de reacción del suelo

Análisis:

Debido a la naturaleza del diseño de un solo sujeto, los datos se evaluarán tanto cualitativamente como con métodos estadísticos de diseño de n pequeña.