下肢バイオメカニクスに対する歩行再訓練の効果

10 週間の歩行再訓練介入が膝の内転の瞬間に及ぼす影響を調査するために、待機リストを使用した無作為化比較研究デザインが使用されます。 参加者は、介入群または対照群のいずれかに無作為に割り当てられます。 介入グループは、さらに 2 つのグループに分割されます。 1 つのグループは、膝の内転モーメント (KAM) を最も減らした参加者で構成され、足の進行歩行が変化し、もう 1 つのグループは、事前評価中に体幹の無駄のない歩行で KAM を最も効果的に削減した参加者で構成されます。 その後、参加者は、特定の歩行修正戦略 (介入) または通常の歩行 (コントロール) を使用して、8 週間にわたって 8 回の歩行再訓練セッション (週に 1 回のセッション) を実行します。 待機リスト設計の一環として、10 週間の終わりに、対照群に割り当てられた患者は、以前に決定された患者固有の歩行修正介入に再割り当てされます。 目標は、消耗を最小限に抑え、有効なサンプル サイズを増やすことです。

実験室に到着すると、参加者はインフォームド コンセント フォームを読んで署名する必要があります。 参加者の身長と体重が記録されます。 痛みと機能は、西オンタリオおよびマクマスター大学関節炎 (WOMAC) 質問票と 0 から 10 までの数値評価尺度 (NRS) を使用して評価されます。ここで、0 は痛みがないことを表し、10 は痛みの最高レベルを表します。 この研究の目的のための実験肢は、症候性TFJ OAと診断された脚、または両側OAの場合の最も症候性の肢として定義されます。 参加者は、実験肢の大腿直筋、内側広筋、大腿二頭筋、および半腱様筋に配置された 4 つの表面筋電図 (sEMG) を装備します。 EMG センサーは、ベースライン テスト中の筋肉活動を記録するために使用されます。 参加者は、体幹と下肢に 53 個の再帰反射マーカーを取り付けます。 VICON モーション キャプチャ システムの静的キャリブレーション トライアルは、実験室の前後軸に両足を合わせて最前部のフォース プレートに参加者を立たせることによって取得されます。 参加者はまた、股関節の中心を推定するために使用される股関節の 3 つの時計回りの回転を完了することにより、動的キャリブレーションを実行します。 その後、参加者は 5 つのベースライン ウォーキング トライアルと 6 メートルの歩道を好みの速度で完了します。 参加者はトレッドミルで 12 分間歩く必要があり、追加のデータが記録されます。 参加者は、KAM を減らすのに最も効果的な戦略を決定するために、変更された足進行歩行または体幹リーン歩行で 9 つの条件を実行する必要があります。 参加者はまず、指示された歩行修正を達成する方法について標準化された口頭指示を受け取ります。 その後、参加者には触覚によるリアルタイムのバイオフィードバックが提供され、必要な大きさの歩行修正を正常に達成できるようになります。 Vicon で収集された運動学的データは、関節角度のリアルタイム計算のために Matlab (Mathworks、Natick、MA) にストリーミングされます。 参加者は、実験側の腓骨 (足の進行) の外側近位側面または肩甲骨の中心 (外側トランクリーン) のいずれかに取り付けられた触覚センサーから、低刺激性の両面テープでフィードバックを受け取ります。 1 回の振動は目標歩容パラメータの必要な減少を示し、2 回の振動は必要な増加を示します。 各ステップでフィードバックが提供され、振動がない場合は、修正が必要ないことを示します。 トライアルは、参加者が実験肢の足で 2 回フォース プレートに完全に接触し、変更されたパラメーターが規定のターゲット範囲内にある場合にのみ有効と見なされます。 さらに、参加者は、試験が成功したと見なされるために、ベースラインに対して平均歩行速度 ±5% を維持する必要があります。 ベースライン セッションで完了する変更は、参加者ごとにランダム化されます。 これらの試験が完了すると、参加者は同じ週内にラボに戻り、5 つの追加のベースライン試験と、初日に実行しなかった歩行修正の 3 つの試験を完了します。 各ベースライン データ収集セッションには、約 1 時間かかります。

参加者は、介入群または対照群のいずれかに無作為に割り当てられます。 介入グループは、さらに 2 つのグループに分割されます。 1 つのグループは、変化した足の進行歩行で KAM を最も減少させた参加者で構成され、もう 1 つのグループは、体幹の無駄のない歩行で KAM を最も効果的に減少させた参加者で構成されます。 その後、参加者は、特定の歩行修正戦略 (介入) または通常の歩行 (コントロール) を使用して、8 週間にわたって 8 回の歩行再訓練セッション (週に 1 回のセッション) を実行します。 歩行再訓練セッション中、参加者は、キャリブレーションされた容積領域 (約 0.5 x 1.5 メートル) の中央に配置された Woodway Desmo トレッドミル (Woodway、Waukesha、WI) の上を歩きます。 歩行の運動学を記録するために、200 Hz でサンプリングする 3 台のカメラによる高速運動分析システム (Vicon、オックスフォード、イギリス) が使用されます。 示された解剖学的ランドマーク (C7 と T10 または後部踵骨と第 2 中足骨指節関節のいずれか) は、1 週間の可視性を可能にする紫外線ペンでマークされ、その後の訪問で再適用されます。 これにより、歩行再訓練段階でのマーカー配置の再現性が向上します。 各歩行再トレーニング セッションの開始前に、5 分間のダイナミック ウォームアップが提供されます。その後、参加者は個別の歩行修正戦略で 20 分間歩きます。 参加者には、個別化フェーズで説明したのと同じ方法で触覚フィードバックが提供されるか、フィードバックなしで歩き続けます。 段階的にタスクの取得と転送を統合し、学習したスキルの内面化を促進するために、フェージング フィードバック デザインがセッション全体で実装されます。 最初の 2 週間は、すべてのステップでリアルタイムのバイオフィードバック (RTB) が配信されます。 3 週目と 4 週目は、実験脚による最初の 3 フィートのストライキで RTB が提供され、25% の削減を示す 4 番目のストライキで保留されます。 5 週目と 6 週目は、RTB 頻度の配信を 50% に減らす交互の足のストライクに関するフィードバックが提供されます。 最後の 2 週間の歩行再トレーニングでは、最初の 3 つのステップでフィードバックは提供されませんが、RTB 頻度を 25% に減らす 4 つ目のステップで提供されます。

歩行再訓練セッションの間に、被験者は、フィードバックがない場合に発生する実験室セッションの外で、獲得した歩行戦略を自分で練習するように指示されます。 彼らは、1 日あたり少なくとも 10 分間練習するように指示され、8 週間の歩行再訓練中に毎日の時間と練習量を記録するために毎週の活動ログが提供されます。 練習ログは毎週提出されます。 地上歩行分析と 12 分間のトレッドミル ウォーキングは、スキルの習得を追跡するための介入の過程で、4 週目 (最初の事後テスト) と 9 (2 回目の事後テスト) で実行されます。 このテストはベースライン試験と同じですが、参加者は特定の歩行修正戦略のみを使用して歩くように指示されます。 スキル習得テストまたは保持テスト中は、フィードバックは提供されません。 介入後 1、3、6 か月、および 1 年後にフォローアップ テストを実施し、処方された歩行修正の保持を測定します。