A képzési hatások kvantitatív értékelése EKSOGT Exoskeleton használatával az edzési hatások kvantitatív értékelésében EKSOGT Exoskeleton használatával Parkinson-kórban szenvedő betegeknél (Ekso_PD)

Teljes cím: AZ EDZÉSI HATÁSOK MENNYISÉGI ÉRTÉKELÉSE, HASZNÁLHATÓ EXOSCSELETON HASZNÁLATA PARKINSON-BETEGSÉGBEN

KUTATÁSI TERV

Konkrét célok

A Parkinson-kórban (PD) szenvedő egyén rehabilitációja során elsődleges cél az önálló járás képessége. Valójában a PD betegek hajlított testtartást mutatnak, ami túlzott ízületi merevséggel párosulva rossz járási mechanikához vezet, ami növeli az esések kockázatát. Bár a tanulmányok már kimutatták a PD-betegeknél a robotizált járástréning számos előnyét, az optimális rehabilitációs módszerekre összpontosító kutatások az alsó végtagok külső vázára irányultak. A földelt eszközök nyújtotta előnyöket a valós környezetben való edzés lehetőségével ötvözve ezek a rendszerek nagyobb szintű tantárgyi részvételt biztosítanak és növelik az alany funkcionális képességeit, míg a hordható robotrendszer kevesebb támogatást garantál. A javasolt munka célja az Over-ground Wearable Exoskeleton Training (OWET) járászavarokra gyakorolt ​​hatásának értékelése, összehasonlítva egy multidiszciplináris intenzív rehabilitációs kezeléssel. Mivel a járás egy összetett feladat, amely a központi (CNS) és a perifériás idegrendszert (PNS) egyaránt érinti, a célzott rehabilitációnak nemcsak a járásmechanikát (ST-paramétereket), hanem a fiziológiás járásmintát is (ízületi kinematika és dinamika) kell helyreállítania. Ennek érdekében értékelni fogják az OWET hatását a központi idegrendszerre és a PNS-re egyaránt. Az emberi mozgáselemzés kvantitatívan felméri a mozgás neuromuszkuláris és biomechanikai jellemzőit. A legújabb szakirodalom rávilágított a járáselemzés (GA) és a neuromusculoskeletalis modellezés (NMSM) előnyeire a kezelés tervezésében és ennek a megközelítésnek a robotikus rehabilitációval való kiegészítésében. A PD-kutatás másik alappillére az elektroencefalográfia (EEG), amelyet széles körben használnak a végrehajtói diszfunkció értékelésére, míg a funkcionális mágneses rezonancia képalkotás (fMRI) képes észlelni a motoros feladatok során bekövetkező motoros aktiválódások kérgi változásait. Ezért javasolt az egyén járásának és neuromuszkuláris funkciójának kvantitatív értékelése a megváltozott szenzomotoros funkció helyreállításának megbízható értékelése érdekében mind a PNS-ben, mind a központi idegrendszerben. Ebből a célból átfogó GA (spatiotemporális (ST) paraméter, ízületi kinematika, ízületi merevség) és elektromiográfiát (EMG) kombinálják a PNS javulásának meghatározására, és az fMRI-t EEG-vel a központi idegrendszer javulásának értékelésére. Mivel az egészségügyi szakembereknek és kutatóknak objektív, megbízható és érvényes eszközökre van szükségük az alanyspecifikus beavatkozások megtervezéséhez, a terápiás eredmények számszerűsítéséhez és az idő múlásával történő változások nyomon követéséhez, a javasolt tanulmány a semlegesen informált izomerők és az ízületi merevség becslését tartalmazza, ami várhatóan a PD mozgásszabályozásának érzékeny meghatározó tényezőivel, amelyek döntő fontosságúak lehetnek a kezelés tervezésében/értékelésében. Előzetes adatok állnak rendelkezésre, amelyek a javasolt mérési elrendezés megvalósíthatóságát mutatták.

Háttér OWET: Bár a vizsgálatok már kimutatták a robotizált járástréning számos előnyét PD betegeknél (pl. testsúllyal támogatott futópad edzés), mivel javítja a járás hatékonyságát, módosítja a spatiotemporális (ST) paramétereket, ezek a stratégiák olyan környezetet teremtenek, ahol a páciens kevésbé tudja ellenőrizni a járáskezdeményezést, és hiányzik a térbeli áramlás változékonysága. Ezért az optimális rehabilitációs módszerekre összpontosító kutatások az alsó végtagi külső csontvázra irányultak, mint például a stroke utáni rehabilitációban, ahol az ilyen kezelés hatása drámaian megnövelte a beteg-specifikus rehabilitáció lehetőségeit, és az ST paraméterek javulását mutatja. A földelt robotberendezések előnyeit a páciens valós környezetben való képzésének képességével kombinálva ezek a rendszerek nagyobb szintű részvételt biztosítanak a törzs- és egyensúlyszabályozás fenntartásához, valamint a különböző felületeken való navigáláshoz, Az alany funkcionális képességeit, míg a hordható robotrendszer kevesebb támogatást garantál. Ezen túlmenően az exoskeleton stabilitása, amelyet a páciens számára biztosít, lehetővé teszi a kihangosított gyaloglás kipróbálását (tengelykapcsoló nélkül), amely a fiziológiás mozgás helyreállításának szerves részét képezi.

Mivel a járás a központi idegrendszert és a PNS-t egyaránt érinti, a célzott rehabilitációnak nem csak a mechanikát (sebesség, lépésidő és hosszúság), hanem a fiziológiás járásmintát is helyre kell állítania. Ez fejlesztéseket igényel mind az egyensúly, mind az alsó végtag ízületi mozgásának szintjén. Ebben az irányban a hordható alsó végtagi meghajtású exoskeletonok elősegítik a funkcionális edzést valósághű sétakörnyezetben, kombinálva a páciens nagyobb bevonásával, mint a földelt eszközökben. Az emberi mozgáselemzés kvantitatívan felméri a mozgás neuromuszkuláris és biomechanikai jellemzőit. A legújabb szakirodalom kiemeli a GA és az NMSM összekapcsolásának előnyeit a kezelés megtervezésében, és ezt a megközelítést robotrehabilitációval kiegészítve, azonban nincs olyan tanulmány, amely az OWET járási hatásait vizsgálná PD-ben szenvedőknél, és nincs olyan értékelés, amely átfogó GA-t és NMSM-et használna a mechanizmus feltárására. változások a terápia következtében.

A PD neurofiziológiája: A PD-kutatás egyik alappillére az EEG, amelyet széles körben használnak a végrehajtói diszfunkció értékelésére, míg az fMRI képes észlelni a motoros feladatok során bekövetkező motoros aktiválódások kérgi változásait. A GA fMRI-vel kombinált alkalmazásának protokollját már elfogadták a kutatók, hogy megjelenítsék a rehabilitációs folyamat hatásait a neurális hálózat átszervezésére, leírva és számszerűsítve az idegi aktivitást és a kezelés utáni felépülést.

Mozgásanalízis a PD-ben: A PD-ben szenvedő emberek járását alaposan tanulmányozták 3D GA-rendszerekkel az elmúlt években, dokumentálva a lépéshossz tipikus hipokinetikus járáscsökkenését a lépések közötti aszimmetriával, a ritmus növekedésével, a testtartással és a kettős támogatással. fázisokat, ami kompenzálja a csökkent lépéshosszt.

NMSM: A GA és az NMSM kombinálása lehetővé teszi a betegség progressziójának fokozott pontosságú nyomon követését. Ezt számos neuromuszkuláris patológián és egészséges egyéneken kimutatták. Lényeges, hogy minden egyén számára létrejön egy neuromusculoskeletális modell, amelyet az egyén saját EMG-jelei vezérelnek, és nyomon követik biomechanikájukat, amint azt a közelmúltban neurológiailag károsodott egyéneknél alkalmazták. Ez egy új modellt hoz létre, amely összekapcsolja az in vivo neuromuszkuláris funkciókat az egyénnel, így új biomarkereket biztosít a PD motoros károsodásának felméréséhez és nyomon követéséhez. Ezen túlmenően, mivel az ízületi merevség mind az idegi toborzástól, mind a mechanikai tulajdonságoktól függ, valószínűleg az idegi és izom-csontrendszeri PD károsodásának hatékony reprezentációja.

Jelentősége és lehetséges hatása Ez a projekt azzal foglalkozik, hogy az OWET képes helyreállítani a PD betegek normális járását. Az OWET célja, hogy javítsa az általános testmozgást és csökkentse az ízületi merevséget a PD-ben szenvedőknél, ezáltal javítva a funkciót, az életminőséget és csökkentve a sérüléses esések kockázatát. A javasolt roboteszköz (Ekso GT™, EksoBionics, Richmond, CA, USA) a funkciókra támaszkodik azáltal, hogy passzív segítséget nyújt a bokaízületnek, amely mechanikus csatolás révén hat a test többi részére. Jelenleg a terapeuta tapasztalata és szakértelme alapján becsülik meg az eszközsegély mértékét. A modern mozgáselemzési módszerek lehetővé teszik számunkra, hogy objektíven felmérjük a szükséges segítségnyújtást, lehetőséget biztosítva a segítségnyújtás személyre szabására és a klinikai találgatások kockázatának kiküszöbölésére. A roboteszközök segítik a fizikoterapeutát azáltal, hogy feladatspecifikus, megismételhető mechanikai műveleteket biztosítanak a terápiák támogatása és a magasabb intenzitású edzés érdekében. Az OWET célja az alsó végtag ízületi merevségének csökkentése, amely a PD elismert biomarkere, ezáltal javítva a PD-s betegek rehabilitációját.

A javasolt tanulmányhoz kapcsolódó eredmények valószínűleg jelentős megoldásokat kínálnak a járási és testtartási zavarok (testtartás, egyensúly és járás) kezelésére olyan PD-ben, ahol hiányoznak az érvényes beavatkozások (gyógyszeres, idegsebészet, hagyományos fizioterápia). Ezenkívül egy NMSM, amely azonosítja a terápia beteg-specifikus változóit, felhasználható a kezelési eredmények értékelésére, de akár online rehabilitációs terápia lefolytatására is, a segédeszköz távvezérlésével. Ez számos előnnyel fog járni a hagyományos megközelítésekkel szemben, amelyek személyre szabott és nagy populációk számára méretezhető aktív kezelést javasolnak, valamint szabványosított képzési környezetet és alkalmazkodó támogatást tartalmaznak, amely képes növelni a kezelés intenzitását és dózisát anélkül, hogy terhet jelentene a terapeutáknak. . Az OWET tehát ideális eszköz a hagyományos terápia klinikai befejezésére, míg a rehabilitációs robotok magukban hordozzák a folyamatos otthoni terápia lehetőségét egyszerűbb eszközökkel.

A vizsgálat felépítése A vizsgálatot 36 hónapon keresztül fogják végezni. Az Egyesült Királyság Parkinson-kór Társaságának Brain Bank diagnosztikai kritériumai szerint klinikailag megállapított PD diagnózisban szenvedő betegeket toboroznak. A diagnózist mozgászavarokra szakosodott neurológus vizsgálja felül. Röviden, 50 enyhe vagy közepes súlyosságú betegségben szenvedő beteg kerül felvételre az alábbi, erre a célra szolgáló szakaszban található felvételi/kizárási kritériumok szerint.

A tevékenységeket 4 munkacsomagba (WP) szervezik, amelyek mindegyike mérhető eredményekkel rendelkezik, amelyeket ütemezett teljesítések/mérföldkövek igazolnak.

• WP1: Klinikai vizsgálat. A minta méretét a PD alanyok járássebességére vonatkozó publikált adatok alapján határozták meg, és ötven PD egyénből álló célmintát választottak ki (két külön kohorszra osztva), hogy legalább 80%-os teljesítményt érjenek el az átlagos csoportkülönbségek kimutatására. átlagos járássebességben (p = 0,05). Az egyik kohorsz (n=25) multidiszciplináris intenzív rehabilitációs kezelésen esik át, a másikat pedig OWET-tel kezelik. A kiinduláskor (T0) az alanyok neurofiziológiai értékelésen (EEG-fMRI) és GA-n esnek át. A résztvevők ezután 8 hetes OWET-en esnek át. A terápia után (T1) az alanyokat kiértékelik, ugyanazzal a protokollal, mint a T0-nál. További 2 hónap elteltével a követés (T2) ugyanazt a protokollt használja, mint a T0.
• WP2: Mozgáselemzés. A legmodernebb testtartást és a GA-t a rehabilitáció előtt és után végezzük.
• WP3: NMSM. A WP1 és a WP2 során gyűjtött adatok felhasználásával az NMSM-t elvégzik az izomerő és az ízületi merevség elérése érdekében. Ez az NMSM a PD neuromuszkuláris funkciójának értékelésére szolgál a rehabilitáció előtt és után.
• WP4: Neurofiziológiai értékelés. 256 csatornás nagy sűrűségű EEG (HD-EEG) felvételeket és elemzéseket használnak az agy oszcillációs aktivitásának változásainak értékelésére a kezelés előtt és után. A multimodális agyi képalkotást neurofiziológiai jelek (EEG/EMG) és fMRI adatok egyidejű beszerzésével és elemzésével végezzük, hogy felmérjük a nyugalmi állapot kapcsolódási és aktivációs különbségeit a kezelés előtti és utáni időszakban, és azonosítsuk, hogy a kérgi aktivitás változásai összefüggésben állnak-e. a WP3-ban észlelt változásokkal.

Várt eredmények A mozgásszervi funkciók pozitívan helyreállnak a funkcionális járástréning által. Valójában a stroke utáni betegeknél az ezen a terápián átesett betegek nagyobb valószínűséggel képesek önálló járást elérni, mint azok, akik nem részesültek ugyanabban a kezelésben.

Az OWET javítja a járás és az egyensúly minőségét. Az OWET hatásai befolyásolják az életminőséget. Az OWET eredményei innovatív információkkal szolgálnak majd a rehabilitációs programokhoz. A beavatkozás hatását az alábbi, erre a célra szolgáló részben felsorolt ​​mérhető eredmények alapján értékeljük.