Eksoskeleton ja selkäytimen stimulaatio SCI:lle

Tässä tutkimuksessa yhteensä 24 osallistujaa, joilla on epätäydellinen selkäydinvamma (iSCI), jaetaan satunnaisesti EAW+TLS-ryhmään tai pelkän EAW-interventioryhmään. Jokainen subakuutti tai krooninen sensorinen ja motorinen iSCI-ryhmä koostuu 12 osallistujasta. Keskimäärin viisi osallistujaa koulutetaan vuodessa. Jokainen ryhmä saa 60 minuuttia robottiinterventiokoulutusta per istunto, yhteensä 80 istuntoa (3 kertaa viikossa, 28 viikon ajan). Ryhmä 1: EAW + TLS -ryhmä saa 60 minuuttia eksoskeleton-avusteista kävelyä maan päällä samanaikaisesti TLS:n kanssa, minkä jälkeen seuraa 15 minuuttia maanpäällistä harjoittelua ilman eksoskeletonia. Ryhmä 2: Pelkästään eurooppalaisen pidätysmääräyksen (ei stimulaatiota) ryhmä saa 60 minuuttia eksoskeleton-avusteista kävelyä maan päällä ja sen jälkeen 15 minuuttia yli ryhmäharjoitusta. Tähän ryhmään ei sovelleta stimulaatiota missään vaiheessa harjoittelun/kävelyn aikana.

Koulutusparadigmat.

Ryhmä 1: EAW+TLS:

Kahden ryhmän harjoitusprotokollat ​​ovat rakenteeltaan ja ajoitukseltaan täsmälleen samat, paitsi että TLS-komponentti lisätään robottiavusteisen kävelyn aikana EAW +TLS -ryhmässä. 3–5 harjoituskerran jälkeen standardoitu harjoitusprotokolla sisältää 55–60 minuutin harjoituksen piiriharjoittelumuodon [5 minuuttia istua seisomaan, 15 minuuttia kävelyä tasaisilla kaakeloiduilla pinnoilla, 10 minuuttia kävelyä eri pinnoilla, mukaan lukien matot ja keraamiset laatat, 15 minuutin kävely laatoitettuja pintoja pitkin, 10 minuuttia ramppeja ylös ja alas sekä oviaukkojen läpikulku. Koko harjoituksen ajan PT neuvoo osallistujaa parantamaan seisoma- ja askelkinematiikkaansa. Kävely/seisomaharjoittelun kesto määräytyy myös osallistujan väsymyksen mukaan. Verenpaine (BP) mitataan lähtötilanteessa istuen, seisten ja säännöllisin väliajoin harjoituksen aikana. Jos osallistuja valittaa huimauksesta, huimauksesta tai mistä tahansa autonomisen hermoston levottomuudesta, osallistuja lepää istuen (jalat koholla). 5 minuutin tauon jälkeen osallistuja aloittaa uudelleen seisomisen ja verenpainetta seurataan. Jos osallistuja ei kestä harjoittelua 60 minuuttia, hän lopettaa harjoittelun ja harjoitusaika kirjataan tulevaa analysointia varten. Ennen jokaista harjoittelua verenpaine arvioidaan (3 peräkkäistä verenpainemittausta 5 mmHg:n sisällä 1 minuutin välein). Kun verenpaine on vakaa, osallistuja alkaa harjoitella.

Transkutaaninen selkäydinstimulaatio (TLS): TLS:ää käytetään EAW+TLS-ryhmäharjoitteluissa. TLS levitetään käyttämällä paria itsekiinnittyviä stimuloivia elektrodeja (halkaisija 5 cm), jotka on sijoitettu molemmin puolin T11/T12-pihaprosesseihin. Vakiojännitestimulaattori (RT™ 50 Sage -stimulaattorit, RT-terapia, Baltimore, MD) tuottaa varaustasapainotettuja, symmetrisiä, kaksivaiheisia suorakaiteen muotoisia pulsseja, joiden leveys on 2 ms (1 ms vaihetta kohti). Kävelyaikojen aikana kaikissa EAW +TLS -ryhmän harjoituksissa TLS taajuudella 30 Hz ja ~18 V (säädetään yksilöllisten vaihteluiden vuoksi), intensiteetti, joka tuottaa parestesiaa useimmissa alaraajojen dermatoomeissa, mutta kuitenkin motorisen kynnyksen alapuolella alaraajojen lihaksille (Hofstoetter et al. 2013).

Huomautus: Pintastimulaattorit ovat langattomia ja toimivat kaikkien eurooppalaisen pidätysmääräysten aikana kynnystasoilla, jotka eivät estä lihasten aktivointia eurooppalaisen pidätysmääräyksen harjoituksen aikana. Exoskeleton-laite ei häiritse pintastimulaatioelektrodien sijoittelua, ja stimulaatioparametreja voidaan moduloida "uudella" muistilehtiölaitteella, joka on osa järjestelmää.

Tutkijat arvioivat myös korkearesoluutioisella kuvantamisella iSCI:n palautumiseen liittyviä muutoksia spatiaalisissa ajallisissa ominaisuuksissa, kinematiikassa ja lihasaktivaatiossa sekä selkäytimen kuitukanavan (SCFT) liitettävyyden laadussa.

Ryhmä 2: EAW Harjoittelu yksin:

Koulutuksessa käytetään samaa eksoskeleton laitetta (Ekso Bionics, Berkeley, CA) kaikille osallistujille. Pukeutumislaite. Jokaiselle osallistujalle tehdään eksoskeleton-laitteen mittaus, mitoitus ja "pukeminen". Jokainen osallistuja opastetaan tämän jälkeen laitteen oikeasta käytöstä. Alkuarviointi. Kaikki henkilöt käyvät läpi osastoarvioinnin. Osallistujan taakse sijoitettu valmentaja auttaa vartalon vakauttamisessa kohdistamalla anteriorisia voimia lantioon ja/tai takavoimia olkapäihin varmistaen, että vartalo ja lantio eivät ole taipuneet tai liiallisesti venyneet. Valmentajat auttavat ohjaamaan vartalon ja lantion siirtämistä helpottamaan robotin askelta.

Harjoittelun kolmen ensimmäisen istunnon aikana eksoskeleton laite kiinnitetään yläpuoliseen hihnapyöräjärjestelmään harjoituksen aikana, jotta osallistujat voivat turvallisesti sopeutua vartaloon ja tasapainottaa kävelytoimintoja kävellessään eksoskeletissa. Näiden varhaisten harjoitusten yleistavoitteena on säilyttää vartalon ja raajojen hallinta asennon ja heilahtelun aikana, mikä muistuttaa normaalia seisomista ja kävelyä.