Esoscheletro e stimolazione del midollo spinale per SCI

In questo studio, un totale di 24 partecipanti con una lesione incompleta del midollo spinale (iSCI) sarà assegnato in modo casuale a un gruppo EAW + TLS o a un solo gruppo di intervento EAW. Ogni gruppo di iSCI sensoriali e motori subacuti a cronici sarà composto da 12 partecipanti. In media verranno formati cinque partecipanti all'anno. Ogni gruppo riceverà 60 minuti di formazione sull'intervento robotico per sessione, per un totale di 80 sessioni (3 volte a settimana, per 28 settimane). Gruppo 1: il gruppo EAW + TLS riceverà 60 minuti di camminata in superficie assistita dall'esoscheletro con TLS simultaneo seguiti da 15 minuti di allenamento in superficie senza l'esoscheletro. Gruppo 2: il gruppo EAW da solo (senza stimolazione) riceverà 60 minuti di allenamento a terra assistito da esoscheletro seguiti da 15 minuti di allenamento di gruppo. Non viene applicata alcuna stimolazione a questo gruppo in nessun momento durante l'allenamento/la camminata.

Paradigmi formativi.

Gruppo 1: MAE+TLS:

I protocolli di allenamento per i 2 gruppi saranno esattamente la stessa struttura e la stessa tempistica, tranne per il fatto che il componente TLS viene aggiunto durante la deambulazione assistita da robot nel gruppo EAW + TLS. Dopo 3-5 sessioni il protocollo di allenamento standardizzato comporterà un formato di allenamento a circuito per 55-60 minuti di allenamento [5 minuti da seduti a stare in piedi, 15 minuti camminando su superfici piastrellate piatte, 10 minuti camminando su diverse superfici tra cui tappeti e piastrelle di ceramica, 15 minuti di camminata su superfici piastrellate, 10 minuti di camminata su e giù per rampe e attraversamento di porte. Durante la sessione di allenamento il partecipante verrà istruito dal PT su come migliorare la cinematica della posizione eretta e del passo. La durata delle sessioni di allenamento per camminare/stare in piedi sarà determinata anche dalla fatica del partecipante. La pressione sanguigna (BP) verrà misurata al basale seduto, in piedi e a intervalli regolari durante la sessione di allenamento. Se il partecipante lamenta vertigini, stordimento o qualsiasi agitazione del sistema nervoso autonomo, il partecipante riposerà seduto (piedi sollevati). Dopo 5 minuti di riposo, il partecipante riprenderà la posizione eretta e verrà monitorata la pressione sanguigna. Se un partecipante non può tollerare l'allenamento per 60 minuti, terminerà l'allenamento e il tempo di allenamento verrà registrato per analisi future. Prima di ogni sessione di allenamento, verrà valutata la PA (3 misurazioni consecutive della PA entro 5 mmHg a intervalli di 1 minuto). Una volta che la pressione arteriosa è stabile, il partecipante inizierà ad allenarsi.

Stimolazione transcutanea del midollo spinale (TLS): la TLS verrà applicata durante le sessioni di formazione di gruppo EAW+TLS. Il TLS verrà applicato utilizzando un paio di elettrodi stimolanti autoadesivi (diametro 5 cm) posizionati bilateralmente sui processi spinosi T11/T12. Uno stimolatore a tensione costante (stimolatori RT™ 50 Sage, terapia RT, Baltimora, MD) emetterà impulsi rettangolari bifasici bilanciati, simmetrici di carica di 2 ms di larghezza (1 ms per fase). Durante i tempi di camminata in tutte le sessioni di allenamento del gruppo EAW + TLS, TLS a 30 Hz e ~18 V (sarà regolato a causa di variazioni individuali), un'intensità che produce parestesie nella maggior parte dei dermatomi degli arti inferiori, ma al di sotto della soglia motoria per i muscoli degli arti inferiori (Hofstoetter et al. 2013).

Nota: gli stimolatori di superficie saranno wireless e funzioneranno durante tutti gli aspetti dell'EAW a livelli inferiori alla soglia che non provocheranno l'attivazione muscolare illecita durante l'allenamento EAW. Il dispositivo Exoskeleton non interferirà con il posizionamento dell'elettrodo di stimolazione superficiale e i parametri di stimolazione possono essere modulati dal "nuovo" dispositivo notepad che fa parte del sistema.

I ricercatori valuteranno anche i cambiamenti nelle caratteristiche spazio-temporali, la cinematica e l'attivazione muscolare e la qualità della connettività del tratto di fibra del midollo spinale (SCFT) mediante imaging ad alta risoluzione come risultato dell'allenamento intensivo poiché questi influenzano anche il recupero per iSCI.

Gruppo 2: MAE Solo formazione:

La formazione comporterà l'utilizzo di uno stesso dispositivo esoscheletro (Ekso Bionics, Berkeley, CA) per tutti i partecipanti. Indossare il dispositivo. Ogni partecipante sarà sottoposto a misurazione, dimensionamento e "indossamento" del dispositivo esoscheletro. Ogni partecipante verrà quindi istruito sull'uso corretto del dispositivo. Valutazione iniziale. Tutti gli individui saranno sottoposti a una valutazione dello stand. Un trainer posizionato dietro il partecipante aiuterà nella stabilizzazione del tronco, applicando forze anteriori al bacino e/o forze posteriori alle spalle, assicurando che il tronco e il bacino non siano flessi o iperestesi. I formatori assisteranno nell'istruzione di muovere il tronco e il bacino per facilitare il movimento del robot.

Durante le prime 3 sessioni di allenamento, il dispositivo dell'esoscheletro sarà legato a un sistema di carrucole sopra la testa durante l'allenamento per consentire ai partecipanti di adattarsi in sicurezza al tronco, bilanciare le attività di deambulazione mentre si cammina nell'esoscheletro. L'obiettivo generale di queste prime sessioni di allenamento è mantenere il controllo del tronco e degli arti durante la posizione e l'oscillazione che ricordano la normale posizione eretta e la deambulazione.