Aktív végtagortézis otthoni használatra, stroke hemipareticus járásrehabilitációhoz

A hemiparezis és egyéb károsodások a stroke gyakori és rokkant következményei, és aszimmetrikus és nem hatékony járásmintázatokhoz vezethetnek. Az osztott öves futópadon végzett edzés, amely két külön futófelülettel rendelkezik, amelyek mindegyik lábát eltérő sebességgel hajtja meg, korrigálhatja a járás aszimmetriáját az ütés után. Az osztott öves futópadon végzett edzés hatásai azonban csak részben hatnak át a mindennapi talajon való gyaloglásra, és hosszan tartó edzésekre van szükség a hosszan tartó hatások eléréséhez. Korábbi tanulmányaink azt sugallják, hogy a laboratóriumunkban kifejlesztett iStride eszköz alternatív járástréning eszközként használható szélütéses betegek számára. Az iStride készülék az osztott öves futópad működését utánozza, de használható föld feletti séta közben és saját otthonban is, így hosszú távú edzést tesz lehetővé. Az iStride eszköz nem igényel külső áramellátást és teljesen passzív; minden szükséges erőt átirányítanak a járás közben jelenlévő természetes erőkből, mivel a viselője súlyát használja fel a mozgások generálására. Míg az iStride eszköz mozgása hasonló az osztott öves futópadhoz, és az iStride eszköz is hasonló utóhatást generál, ennek a cipőnek a hatékonysága a stroke-os egyén járásmódosításában még nem igazolt. Ennek a kutatásnak az a célja, hogy továbbra is teszteljék az iStride eszközt agyvérzésen átesett egyéneken, hogy megállapítsák, hogy a kapcsolódó hatások klinikai környezetben is előnyösek és biztonságosak-e otthoni környezetben.

Ebben a tanulmányban az iStride eszköz hatékonyságát teszteljük agyvérzésen átesett egyéneken a klinikán és saját otthonukban. A hatékonyságot a járáskoordináció változása, valamint az alanyok által a készüléken beállított kényelem alapján értékelik. Azt jósoljuk, hogy az iStride eszköz megváltoztatja a járás végtagok közötti koordinációját, és biztonságos és hatékony eszköznek bizonyul az otthoni használatra.

A hemiparetikus járás aszimmetrikus jellege nagy hatással lehet a funkcionális járásképességre. Például a lengésfázis-aszimmetria jelentős előrejelzője a hemiparetikus járásteljesítménynek, mivel erősen korrelál a motoros helyreállítás, a járási sebesség és az esések szakaszaival. Az időbeli aszimmetria egy másik mérőszáma - a kettős támogatás időtartama - hasonlóan korrelál a járási sebességgel. Ezenkívül a térbeli (pl. lépéshossz) az aszimmetria a paretikus lábra ható propulziós erő csökkenésével jár, ami korlátozza a test előrehaladását és csökkenti a járás hatékonyságát. A járás hatékonyságának fontosságát nem szabad alábecsülni – a hemiparetikus járás megnövekedett energiaigénye a stroke utáni fizikai dekondicionálással kombinálva nagymértékben korlátozhatja a mindennapi tevékenységek végzését, hozzájárulva a rossz kardiovaszkuláris alkalmassághoz és a metabolikus szindrómához. Ez viszont növelheti a második stroke vagy kardiovaszkuláris esemény kockázatát, és megnövekedett morbiditási és mortalitási arányhoz kapcsolódik. Ezért a járásszimmetria javítása a terápia fontos célja kell legyen, nemcsak a funkcionális mobilitás javítása és a sérülések csökkentése érdekében, hanem az általános egészségi állapot és a stroke utáni jólét javítása is.

Az osztott öves futópadon való járás gyakorlása korrigálni tudja a járás rendellenes végtagközi koordinációját a stroke vagy más központi idegrendszeri elváltozások után hemiparézisben szenvedő egyéneknél. Az aszimmetrikus járás térbeli aszimmetriaként nyilvánulhat meg, amelyben az egyik oldalon megtett lépések hosszabbak, mint a másik oldalon. Megnyilvánulhat időbeli aszimmetriaként is, ahol az időzítés egyenlőtlen a paretikus és nem paretikus oldalon. Az időbeli aszimmetriákat gyakran a kettős támogatási periódusok időtartamának különbségeként mérik, amely az az idő, ameddig mindkét láb egyidejűleg érintkezik a talajjal, és külön mérik a paretikus és a nem paretikus oldalt. Az iStride eszközt úgy tervezték, hogy változásokat okozzon mind a térbeli, mind az időbeli járásszimmetriában. Azt jósoljuk, hogy az iStride eszköz hatására az iStride eszköz oldalán lévő lépések nagyobbak lesznek, mivel az egyének a hátrafelé gördülő mozgást úgy kompenzálják, hogy lábukat előrébb helyezik, így növelve a két láb közötti távolságot. Hasonlóképpen, mivel a lépés hosszabb, lerövidítheti az állás időtartamát a másik oldalhoz képest. Az állásidő lerövidítésével valószínűleg csökkenne az állás végén a kettős támogatásban eltöltött idő is.

Bár az iStride eszköz eredeti ötlete az osztott öves futópad mozgásából származik, határozott különbségek vannak az eszközön való járás és az osztott öves futópadon való járás között, aszimmetrikus szalagsebességgel. Míg a testnek a talajhoz viszonyított sebessége nulla egy osztott öves futópadon, addig az iStride eszköz relatív sebessége nem nulla és előre. Az eszköz előre vagy hátra kényszeríti a viselő lábát, míg a futópad mindkét lábát hátra mozgatja, de eltérő sebességgel. Az osztott öves futópad és az iStride eszköz esetében is hasonló a relatív sebesség a két láb között, és a hátrafelé mozgó iStride eszköz átveszi a gyorsabb futófelület helyét.

Feltételezzük, hogy a talaj feletti edzés megváltoztatja a végtagok közötti koordinációt az aszimmetrikus járású egyénekben, és lehetővé teszi az egyének tartósabb szimmetrikus járás kialakítását. Számos különbség van a földi és a futópadon végzett edzés között, például a vizuális áramlás és a vesztibuláris információ, amely az előre mozgást jelzi, amelyek valószínűleg korlátozzák a tanulás kifejezését a föld feletti környezetben, ha futópadon edzünk. A vizuális jelzések különösen fontosak a kontextustudatosság szempontjából. A vizuális jelzések a korábbi tapasztalatokkal párosulva olyan erősek, hogy a prediktív testtartási reakciók miatt az egyén megbotlik, amikor egy nem mozgó mozgólépcsőre lép. A test megtanult egy belső modellt, amely gyorsulást vár, amikor fellép a mozgólépcsőre, de ha ez a gyorsulás nem következik be, az ember megbotlik. Az öves osztású járás tanulmányozása kimutatta, hogy a föld feletti gyaloglásra való átállás fokozódik, ha a futópadon végzett edzés során bekötött szemek vannak, és a talaj felett tesztelik. Mivel a bekötés kiküszöböli a környezetre vonatkozó vizuális jelzéseket, ez arra is utal, hogy a látás kulcsfontosságú tényező a tanulás kontextusfüggőségének meghatározásában. Mivel nem reális a stroke-os betegek szemének bekötése járástréning során, ezért az iStride készüléket úgy terveztük, hogy az edzés a föld feletti séta során is megtörténhessen, így a vizuális jelzések edzés közben és a későbbi talajon való séta során azonosak legyenek.

Az iStride eszköz (akkoriban GEMS-ként emlegetett) korábbi verzióját használó kontrollalanyok adatait közzétették, és a korábbi verzióról készült videó a http://reedlab.eng.usf.edu/publications/handzic2011GEMS címen található. .mp4. Ebben a tanulmányban azt találtuk, hogy az eszköz korábbi verziója képes volt az előre jelzett lépések hosszának megváltoztatására, azonban a korábbi kialakítás túl nehéz és túl magas volt ahhoz, hogy célszerűnek lehessen tekinteni a stroke-populációkban történő teszteléshez. Az iStride készülék jelenlegi verziója az előző verzióhoz hasonló mozgást produkál, de kisebb (1 kg alatt) és rövidebb (~4,4 cm). Teszteljük a jelenlegi iStride eszköz viselésének hatékonyságát a járáskoordinációban a talaj feletti gyaloglás során agyvérzésben szenvedő egyéneknél a klinikán és saját otthonukban. Minden séta úgy történik, hogy az alanyokat egy tapasztalt fizikoterapeuta gondosan felügyeli az esés megelőzése érdekében. Az iStride eszköz járáskoordinációra kifejtett hatásait az osztott öves futópadon kiváltott hatásokhoz hasonlítják majd.

A javasolt projekt az egyik első kísérlet egy olyan eszköz megépítésére, amely korrigálja a járás szimmetriáját a föld feletti járás közben. Ez nemcsak lehetővé tenné az emberek számára, hogy normál mozgások végzése közben járáskorrekciót tapasztaljanak, hanem ezen eszközök egyszerűsége és viszonylag alacsony költsége is lehetőséget teremtene az otthoni edzésre (jól működő, felügyelettel rendelkező egyének számára) és olyan klinikákon, ahol szakadást végeznek. - öves futópad nem elérhető. Az itt vázolt tanulmányok azt fogják megállapítani, hogy az iStride eszköz képes-e megváltoztatni a járás végtagok közötti koordinációját, és hogy a stroke-ban szenvedő egyének használhatják-e ezeket az eszközöket rehabilitációs célokra. Ez a munka így megalapozza a jövőbeli képzési tanulmányokat, amelyek az iStride eszköz hosszú távú használatának hatékonyságát vizsgálják a szimmetrikus járásminták javítására.

A tanulmány célja az emberi járásmódok módosítása a stroke rehabilitációjában. Végső célunk, hogy megmutassuk, hogy az iStride eszköz képes egy személy időbeli és térbeli járási aszimmetriáját szimmetrikus járássá változtatni. Ezt klinikai körülmények között demonstráltuk, most pedig a résztvevők saját otthonában teszteljük a készüléket. Referenciapontjaink az osztott öves futópadokkal végzett korábbi vizsgálatok eredményei. Arra is kíváncsiak vagyunk, hogy a láb és a talaj közötti határfelület megváltoztatása hogyan befolyásolja az új járási mintákhoz való alkalmazkodást.