Evaluación cuantitativa de los efectos del entrenamiento con el exoesqueleto EKSOGT en la evaluación cuantitativa de los efectos del entrenamiento con el exoesqueleto EKSOGT en pacientes con enfermedad de Parkinson (Ekso_PD)

Título completo: EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE LOS EFECTOS DEL ENTRENAMIENTO UTILIZANDO UN EXOESQUELETO PORTÁTIL EN PACIENTES CON ENFERMEDAD DE PARKINSON

PLAN DE INVESTIGACIÓN

Objetivos Específicos

La capacidad de caminar de forma independiente es un objetivo principal cuando se rehabilita a una persona con enfermedad de Parkinson (EP). De hecho, los pacientes con EP muestran una postura flexionada que, junto con una rigidez articular excesiva, conduce a una mala mecánica de la marcha que aumenta el riesgo de caídas. Aunque los estudios ya han demostrado los muchos beneficios del entrenamiento de la marcha asistido por robot en pacientes con EP, la investigación centrada en métodos de rehabilitación óptimos se ha dirigido hacia el exoesqueleto motorizado de las extremidades inferiores. Combinando las ventajas que brindan los dispositivos conectados a tierra con la capacidad de entrenar en un entorno del mundo real, estos sistemas brindan un mayor nivel de participación del sujeto y aumentan las habilidades funcionales del sujeto, mientras que el sistema robótico portátil garantiza menos apoyo. El propósito del trabajo propuesto es evaluar los efectos de un entrenamiento de exoesqueleto portátil sobre el suelo (OWET) en las deficiencias de la marcha en comparación con un tratamiento de rehabilitación intensivo multidisciplinario. Como la marcha es una tarea compleja que involucra tanto al sistema nervioso central (SNC) como al periférico (SNP), la rehabilitación dirigida debe restaurar no solo la mecánica de la marcha (parámetros ST) sino también el patrón fisiológico de la marcha (cinemática y dinámica de las articulaciones). Para ello se evaluará el impacto de OWET tanto en CNS como en PNS. El análisis del movimiento humano evalúa cuantitativamente las características neuromusculares y biomecánicas del movimiento. La literatura reciente ha destacado el beneficio de combinar el análisis de la marcha (GA) y el modelado neuromusculoesquelético (NMSM) para la planificación del tratamiento y complementar este enfoque con la rehabilitación robótica. Otro puntal de la investigación de la EP ha sido la electroencefalografía (EEG), que se usa ampliamente para evaluar la disfunción ejecutiva, mientras que la resonancia magnética funcional (fMRI) puede detectar cambios corticales en las activaciones motoras durante las tareas motoras. Por lo tanto, se propone una evaluación cuantitativa de la marcha y la función neuromuscular de un individuo para evaluar sólidamente la recuperación de la función sensoriomotora alterada tanto en el SNP como en el SNC. Con este objetivo, se combinarán GA integrales (parámetro espaciotemporal (ST), cinemática articular, rigidez articular) y electromiografía (EMG) para determinar las mejoras del SNP, y se utilizará fMRI con EEG para evaluar las mejoras del SNC. Dado que los profesionales de la salud y los investigadores necesitan herramientas objetivas, confiables y válidas para planificar intervenciones específicas de los sujetos, cuantificar los resultados terapéuticos y monitorear el cambio a lo largo del tiempo, el estudio propuesto incluye la estimación de las fuerzas musculares y la rigidez articular con información neutral, que se espera que proporcionar determinantes sensibles del control del movimiento de la EP que podrían ser cruciales para informar la planificación/evaluación del tratamiento. Los datos preliminares están disponibles y mostraron la viabilidad de la configuración de medición propuesta.

Antecedentes OWET: aunque los estudios ya han demostrado los muchos beneficios del entrenamiento de la marcha asistido por robot en pacientes con EP (es decir, entrenamiento en cinta rodante soportado por el peso corporal) como mejorar la eficiencia de la marcha modificando los parámetros espacio-temporales (ST), estas estrategias crean un entorno en el que el paciente tiene menos control sobre el inicio de la marcha y carece de variabilidad del flujo visuoespacial. Por lo tanto, la investigación que se centra en los métodos de rehabilitación óptimos se ha dirigido hacia el exoesqueleto motorizado de las extremidades inferiores, como en la rehabilitación posterior a un accidente cerebrovascular, donde el efecto de dicho tratamiento mejoró drásticamente el potencial para la rehabilitación específica del paciente, mostrando una mejora en los parámetros ST. Al combinar las ventajas que brindan los dispositivos robóticos conectados a tierra con la capacidad de entrenar al paciente en un entorno del mundo real, estos sistemas brindan un mayor nivel de participación del sujeto para mantener el control del tronco y el equilibrio, así como navegar su camino sobre diferentes superficies y aumentar habilidades funcionales del sujeto mientras que el sistema robótico portátil garantiza menos apoyo. Además, la estabilidad que el exoesqueleto brinda al paciente permite una prueba de marcha con manos libres (sin garras) que representa una parte integral para la restauración de la locomoción fisiológica.

Como la marcha involucra tanto al SNC como al SNP, la rehabilitación dirigida debe restaurar no solo la mecánica (velocidad, tiempo y longitud de la zancada), sino también el patrón fisiológico de la marcha. Esto requiere mejoras tanto a nivel de equilibrio como de movimiento articular de miembros inferiores. En esta dirección, los exoesqueletos motorizados portátiles de las extremidades inferiores promueven el entrenamiento funcional en un entorno de caminata realista combinado con una mayor participación del paciente que en los dispositivos conectados a tierra. El análisis del movimiento humano evalúa cuantitativamente las características neuromusculares y biomecánicas del movimiento. La literatura reciente ha destacado el beneficio de combinar GA y NMSM para la planificación del tratamiento y complementar este enfoque con rehabilitación robótica; sin embargo, no hay ningún estudio que investigue los efectos de la marcha de un OWET en pacientes con EP, y ninguna evaluación que use GA y NMSM integrales para revelar mecanismos cambios como resultado de la terapia.

Neurofisiología de la EP: un elemento fundamental de la investigación de la EP ha sido el EEG, que se usa ampliamente para evaluar la disfunción ejecutiva, mientras que la IRMf puede detectar cambios corticales en las activaciones motoras durante las tareas motoras. Los investigadores ya adoptaron el protocolo para usar GA en combinación con fMRI para mostrar los impactos del proceso de rehabilitación en la reorganización de la red neuronal, describiendo y cuantificando la actividad neuronal y la recuperación después del tratamiento.

Análisis de movimiento en la EP: la marcha en personas con EP se ha estudiado a fondo con sistemas 3D GA en los últimos años, documentando una reducción típica de la marcha hipocinética de la longitud de la zancada con asimetría entre las zancadas, un incremento de la cadencia, la postura y el doble apoyo. fases, lo que compensa la longitud de zancada reducida.

NMSM: la combinación de GA y NMSM permite realizar un seguimiento de la progresión de la enfermedad con mayor precisión. Esto se ha demostrado en una variedad de patologías neuromusculares e individuos sanos. De manera crítica, para cada individuo se crea un modelo neuromusculoesquelético, impulsado por las propias señales EMG del individuo y rastreando su biomecánica, como se ha aplicado recientemente en personas con discapacidad neurológica. Esto crea un modelo novedoso que vincula las funciones neuromusculares in vivo con el individuo, proporcionando así nuevos biomarcadores para evaluar y rastrear el deterioro motor de la EP. Además, dado que la rigidez articular depende tanto del reclutamiento neural como de las propiedades mecánicas, es probable que proporcione una potente representación del deterioro de la EP neural y musculoesquelético.

Importancia e impacto potencial Este proyecto aborda el potencial de OWET para restaurar la marcha normal en pacientes con EP. OWET tiene como objetivo mejorar el movimiento general del cuerpo y reducir la rigidez de las articulaciones en personas con EP, mejorando así la función, la calidad de vida y reduciendo el riesgo de caídas dañinas. El dispositivo robótico propuesto (Ekso GT™, EksoBionics, Richmond, CA, EE. UU.) funciona proporcionando asistencia pasiva a la articulación del tobillo, que afecta al resto del cuerpo a través del acoplamiento mecánico. Actualmente, la cantidad de asistencia del dispositivo se estima en función de la experiencia y los conocimientos de un terapeuta. Los métodos modernos de análisis de movimiento nos permiten evaluar objetivamente la asistencia requerida, proporcionando un medio para adaptar la asistencia a cada individuo y eliminar los riesgos de las conjeturas clínicas. Los dispositivos robóticos ayudan al fisioterapeuta al proporcionar una acción mecánica repetible específica de la tarea para apoyar las terapias y permitir una mayor intensidad de entrenamiento. OWET tiene como objetivo reducir la rigidez de las articulaciones de las extremidades inferiores, que es un biomarcador reconocido de la EP, mejorando así la rehabilitación de los pacientes con EP.

Los hallazgos relacionados con el estudio propuesto probablemente brindarán soluciones sustanciales para el manejo de los trastornos posturales y de la marcha (postura, equilibrio y marcha) en la EP donde se carece de intervenciones válidas (farmacológicas, neurocirugía, fisioterapia tradicional). Además, un NMSM que identifique las variables específicas del paciente para la terapia podría usarse para evaluar los resultados del tratamiento, pero también para realizar una terapia de rehabilitación en línea mediante el control remoto del dispositivo de asistencia. Esto proporcionará una serie de ventajas sobre los enfoques convencionales que proponen un tratamiento activo que es personalizado y escalable a grandes poblaciones e incluye un entorno de entrenamiento estandarizado y un soporte adaptable que tiene la capacidad de aumentar la intensidad y la dosis del tratamiento, sin ser una carga para los terapeutas. . OWET es, por lo tanto, un medio ideal para completar la terapia convencional en la clínica, mientras que los robots de rehabilitación tienen el potencial para continuar la terapia en el hogar utilizando dispositivos más simples.

Diseño del estudio El estudio se llevará a cabo durante 36 meses. Se reclutarán pacientes con diagnóstico clínicamente establecido de EP de acuerdo con los criterios de diagnóstico del banco de cerebros de la Sociedad de la Enfermedad de Parkinson del Reino Unido. El diagnóstico será revisado por un neurólogo especialista en trastornos del movimiento. En resumen, se inscribirán 50 pacientes con enfermedad de gravedad leve a moderada de acuerdo con los criterios de inclusión/exclusión incluidos en la sección dedicada a continuación.

Las actividades se organizarán en 4 paquetes de trabajo (WP), cada uno con resultados medibles verificados por entregables/hitos programados.

• WP1: Ensayo Clínico. El tamaño de la muestra se definió en función de los datos publicados de la velocidad de la marcha en sujetos con EP, y se seleccionó una muestra objetivo de cincuenta individuos con EP (divididos en dos cohortes separadas) para lograr un poder de al menos el 80 % para detectar las diferencias medias entre grupos. en la velocidad media de la marcha (p = 0,05). Una cohorte (n=25) se someterá a un tratamiento de rehabilitación intensivo multidisciplinario y la otra será tratada con OWET. Al inicio del estudio (T0), los sujetos se someterán a una evaluación neurofisiológica (EEG-fMRI) y GA. Luego, los participantes se someterán a un OWET de 8 semanas. Después de la terapia (T1), los sujetos serán evaluados, con el mismo protocolo que en T0. Después de otros 2 meses, se realizará un seguimiento (T2) utilizando el mismo protocolo que T0.
• WP2: Análisis de movimiento. La postura y la AG de última generación se realizarán antes y después de la rehabilitación.
• WP3: NMSM. Utilizando los datos recopilados en WP1 y WP2, se realizará NMSM para obtener la fuerza muscular y la rigidez articular. Este NMSM se utilizará para evaluar la función neuromuscular de la EP antes y después de la rehabilitación.
• WP4: Evaluación neurofisiológica. Se utilizarán grabaciones y análisis de EEG de alta densidad (HD-EEG) de 256 canales para evaluar los cambios en la actividad de oscilación cerebral antes y después del tratamiento. Las imágenes cerebrales multimodales se realizarán mediante la adquisición y el análisis simultáneos de señales neurofisiológicas (EEG/EMG) y datos de resonancia magnética funcional para evaluar la conectividad en estado de reposo y las diferencias de activación entre el pre y el postratamiento e identificar si los cambios en la actividad cortical están relacionados. con los cambios detectados en WP3.

Resultados esperados Las funciones locomotoras se recuperan positivamente mediante un entrenamiento funcional de la marcha. De hecho, en sujetos que sufrieron un ictus, los pacientes que se sometieron a esta terapia ya han demostrado tener más probabilidades de lograr una marcha independiente que las personas que no recibieron el mismo tratamiento.

OWET mejorará la calidad de la marcha y el equilibrio. Los efectos con OWET afectarán la calidad de vida. Los resultados con OWET proporcionarán información innovadora para los programas de rehabilitación. El impacto de la intervención se evaluará mediante los resultados medibles enumerados en la sección dedicada a continuación.