Valutazione degli amputati transfemorali durante la transizione da un ginocchio protesico meccanico a un microprocessore

Ipotesi di ricerca L'ipotesi centrale di questa proposta è che i benefici nella vita reale delle ginocchia a microprocessore (MPK) sono ampiamente sottovalutati a causa della mancanza di metodi sensibili ed ecologicamente validi per valutare le prestazioni motorie. Ciò rende difficile giustificare gli MPK per molti amputati che potrebbero trarne beneficio. La recente ricerca dei ricercatori sulla relazione lunghezza-cadenza del passo e sull'analisi dell'andatura dual-task offre una nuova direzione per superare alcune di queste limitazioni.

Perché la relazione lunghezza-cadenza del passo per gli MPK? Poiché la lunghezza e la cadenza del passo formano una forte relazione lineare su una gamma di velocità dell'andatura, l'esame della forza della loro associazione offre un modo unico per caratterizzare l'andatura naturale. I ricercatori hanno scoperto che la relazione lunghezza-cadenza del passo è interrotta negli utilizzatori di protesi. Inoltre, la relazione lunghezza-cadenza del passo è interrotta bilateralmente, indicando un neurocontrollo alterato dell'andatura. A differenza di un ginocchio meccanico, gli MPK regolano le proprietà per adattarsi ai cambiamenti di velocità, assomigliando a un modello di andatura più naturale. Pertanto, la relazione lunghezza-cadenza del passo dovrebbe essere più stretta per MPK rispetto a un ginocchio meccanico.

Perché l'andatura dual-task per gli MPK? L'andatura a doppia attività è l'atto di camminare mentre si esegue un'attività aggiuntiva (parlare, inviare messaggi di testo, ecc.). Il carico aggiuntivo imposto al sistema nervoso altera l'andatura. Pertanto, "camminare mentre si parla" riflette meglio l'andatura della vita reale rispetto all'analisi dell'andatura standard. Gli studi sull'andatura dual-task negli utilizzatori di protesi sono rari. La classica misura del risultato negli studi dual-task è una deviazione standard divisa per la media per ciascun parametro dell'andatura separatamente, che ignora la loro dipendenza dai cambiamenti di velocità. I ricercatori hanno recentemente sviluppato un nuovo metodo per analizzare l'andatura a doppia attività basata sulla relazione lineare che la lunghezza e la cadenza del passo hanno con la velocità. Le deviazioni standard della differenza tra il punto dati effettivo per la lunghezza del passo o la cadenza dal punto previsto dalla linea che rappresenta il miglior adattamento con la velocità vengono confrontate tra la camminata libera e la camminata dual-task. Questo calcolo della variabilità nella lunghezza del passo o nella cadenza tiene conto dei loro cambiamenti da prova a prova con la velocità che può influenzare i risultati. Precedenti studi indicano che gli MPK richiedono meno pensiero aggiuntivo durante l'andatura. In tal caso, gli utenti dovrebbero essere in grado di spostare le risorse motorie e cognitive dall'andatura ad altre attività e, allo stesso tempo, avere un'andatura meno variabile in condizioni di dual-task. Poiché la ridotta variabilità dell'andatura è stata correlata a un migliore neurocontrollo dell'andatura e a un minor rischio di cadute, lo studio di prova di principio proposto sarà il primo passo verso la fornitura di prove critiche mancanti per giustificare l'uso di MPK in una popolazione più ampia di amputati, in particolare negli utilizzatori di K2 o nelle persone con disturbi cognitivi dovuti a malattie vascolari o diabete.

Obiettivo: valutare le differenze nell'andatura e nella funzione tra un MPK (RheoKnee®, Ossur) e un ginocchio meccanico negli utenti di protesi K2 e K3 in un design a soggetto singolo A-B-A e B-A-B.

Obiettivo specifico 1: valutare la relazione lunghezza-cadenza del passo durante l'andatura con l'MPK rispetto al ginocchio meccanico.

Ipotesi 1.1: La relazione lineare tra lunghezza del passo e cadenza migliorerà in modo significativo dopo aver indossato l'MPK. Ipotesi 1.2: La linearità della relazione lunghezza-cadenza del passo sarà significativamente maggiore per l'MPK rispetto al ginocchio meccanico.

Obiettivo specifico 2: determinare i cambiamenti nel costo della doppia attività mentre si cammina con l'MPK rispetto al ginocchio meccanico.

Ipotesi 2.1: nella condizione di doppia attività, la variabilità nella lunghezza del passo e nella cadenza sarà significativamente inferiore indossando l'MPK rispetto al ginocchio meccanico.

Obiettivo specifico 3: confrontare le prestazioni tra l'MPK e il ginocchio meccanico su misure cliniche di mobilità, equilibrio e preferenze dell'utente.

Ipotesi 3.1: Le misure di mobilità funzionale miglioreranno maggiormente indossando l'MPK rispetto al ginocchio meccanico Ipotesi 3.2: Le misure di equilibrio miglioreranno maggiormente indossando l'MPK rispetto al ginocchio meccanico.

Ipotesi 3.3: il range di movimento articolare e la simmetria della forza di reazione al suolo miglioreranno indossando l'MPK.

Disegno dello studio:

Lo studio utilizzerà un disegno a soggetto singolo A-B-A e B-A-B (A- l'attuale ginocchio meccanico del soggetto; B- MPK: RheoKnee®). Lo scopo del design B-A-B è controllare un effetto di apprendimento dovuto a ripetizioni multiple di compiti cognitivi durante l'andatura dual-task, che può contribuire ai miglioramenti ipotizzati nella fase B del design A-B-A. Ogni fase durerà 4 settimane.

Protocollo:

I soggetti idonei che hanno firmato il modulo di consenso saranno assegnati in modo casuale al gruppo A-B-A o B-A-B. Verrà verificato il corretto adattamento/allineamento dell'attuale ginocchio meccanico e, se corretto, l'analisi dell'andatura 3D e la valutazione funzionale (valutazione completa) verranno eseguite al basale. Anche la camminata fino a 5 velocità autoselezionate (da molto lenta a molto veloce) e l'andatura a doppia attività (valutazione dell'andatura) saranno valutate al basale e poi su base settimanale durante ogni fase. Alla fine di ogni fase, si ripetono la valutazione dell'andatura e la valutazione completa. La fine di ciascuna fase corrente e l'inizio di una nuova fase sono separate da un periodo di transizione. Il periodo di transizione inizia con l'allineamento di un nuovo dispositivo seguito da 2 settimane di sistemazione durante le quali un fisioterapista (PT) fornisce fino a 6 sessioni di allenamento della deambulazione e l'allineamento viene controllato. Verranno fatti tutti gli sforzi per mantenere l'attuale stile della presa e il sistema di sospensione del soggetto. Il design B-A-B è identico al design A-B-A tranne che per un ulteriore periodo di transizione proprio all'inizio poiché i soggetti ingenui sono idonei per la prima volta con l'MPK.

Metodi:

Gli utenti di un ginocchio protesico meccanico saranno reclutati dalla popolazione servita dal Centro di riabilitazione metodista se soddisfano i criteri di iscrizione. Dopo aver firmato il modulo di consenso, i soggetti verranno assegnati al gruppo A-B-A o B-A-B utilizzando una sequenza numerica casuale.

Valutazione dell'andatura:

Velocità autoselezionate:

I dati di calpestio temporale e spaziale saranno raccolti da una passerella elettronica (20 piedi) mentre il soggetto cammina a cinque velocità autoselezionate (molto lenta, lenta, normale, veloce, molto veloce). Un'area a ciascuna estremità della passerella consentirà l'accelerazione e la decelerazione in modo da registrare solo l'andatura in stato stazionario. I soggetti completeranno un minimo di 4 passaggi a ciascuna velocità, che selezioneranno liberamente per ottenere il modello di deambulazione più naturale. La normale velocità di andatura sarà sempre rilevata per prima. L'ordine delle categorie di velocità più lenta/più veloce sarà casuale con la velocità molto lenta/veloce raccolta per ultima in ogni categoria. I soggetti saranno istruiti a modulare la velocità entro i limiti di sicurezza e incoraggiati a completare tutte le velocità, per quanto possibile.

Andatura a doppia attività:

Verranno utilizzati quattro compiti cognitivi per l'andatura dual-task; ortografia all'indietro, sottrazione seriale, intervallo di cifre e elenco di categorie. Tre compiti saranno utilizzati in ogni punto di valutazione per frenare l'effetto dell'apprendimento. Le attività saranno selezionate a caso in modo che a ciascuna venga assegnato un numero uguale di volte in ciascuna fase. Tutte e quattro le attività verranno utilizzate al basale. Verranno forniti suggerimenti diversi per garantire che nessuna attività venga presentata allo stesso modo due volte.

Prima di ogni valutazione, il soggetto eserciterà le attività selezionate mentre è seduto per familiarizzare con il protocollo. Per l'andatura dual-task, il soggetto verrà istruito a camminare a un ritmo confortevole e contemporaneamente eseguire compiti cognitivi senza istruzioni specifiche sull'assegnazione delle priorità. I compiti cognitivi saranno randomizzati a blocchi con ogni blocco contenente 4 prove di deambulazione. Alla fine, al soggetto verrà chiesto di valutare la difficoltà del compito su una scala Likert a 7 punti.

Valutazione completa:

• Valutazione protesica funzionale (predittore di mobilità dell'amputato, L-test, test del cammino di 6 minuti, scala dell'equilibrio di Berg, indice di costo fisiologico, valutazione dell'andatura temporale/spaziale)
• Valutazione dell'utente della protesi (questionario di valutazione della protesi, studio specifico delle valutazioni delle preferenze del ginocchio)
• Valutazione dell'andatura 3D computerizzata (cinematica e cinetica dell'andatura 3D)
• Cognizione/umore (Esame dello stato mentale minimo modificato, Percorsi A e B, Questionario sulla salute del paziente)

Misure di risultato:

Obiettivo specifico 1: rapporto cadenza-lunghezza del passo

• Risultato principale: coefficiente di determinazione (R2) della retta di regressione lineare
• Esiti secondari: velocità di picco e intervallo di velocità

Obiettivo specifico 2: Costo dell'andatura dual-task

• Risultato principale: variabilità (deviazione standard) della lunghezza e della cadenza del passo in condizioni non vincolate e a doppia attività
• Esiti secondari: peek/range di velocità nelle due condizioni; il grado di difficoltà

Obiettivo specifico 3: Confronto del cambiamento tra utenti K2 e K3

• Risultati principali: punteggi della Berg Balance Scale, questionario di valutazione della protesi, predittore della mobilità degli amputati, L-test, test del cammino in 6 minuti, indice dei costi fisiologici
• Esiti secondari: valutazione dell'andatura temporale/spaziale, range di movimento articolare 3D, angoli articolari negli istanti critici, forza di reazione al suolo

Analisi:

A causa della natura del disegno a soggetto singolo, i dati saranno valutati sia qualitativamente che con metodi statistici di disegno a n piccolo.