ロボット外骨格スーツの拡張移動運動 (REAL) (REAL)
クリニックおよびコミュニティにおけるロボット外骨格スーツ拡張移動運動 (REAL)
調査の概要
詳細な説明
脳卒中後に足首の底屈筋が弱ると、歩行中の前方への推進力が損なわれ、その結果、地域社会への参加に必要なパラメータである歩行の効率と速度に影響を及ぼします。 ソフトロボット外骨格スーツとして知られる次世代のソフトなウェアラブルロボットは、遊脚期の麻痺性足首背屈と蹴り出し時の麻痺性足首の底屈を支援するために開発されました。 外骨格スーツ技術に関するこれまでの観察研究では、前方への推進力の向上と、より速く、より遠くへの歩行を通じて、脳卒中後の患者の即時的な歩行回復効果を示す強力な証拠が得られました。 研究者らは、外骨格スーツを使用した歩行訓練は、これらの即時的な歩行回復効果を利用して、歩行の質を損なうことなく、より高強度での歩行訓練を促進すると仮定しています。 このタイプのトレーニングは、外骨格スーツの使用後も持続する持続的なリハビリテーション効果を促進します。 大規模な臨床試験に向けたパイロット研究の段階的段階における体系的なアプローチを活用して、この臨床検証は単一被験者の研究デザインで開始され、その後に一連の症例が続きました。これらの両方で、推進力と運動力の回復における外骨格スーツによる歩行トレーニングの可能性についての初期の証拠が提供されました。スピード。 次のステップとして、研究者らはランダム化臨床試験 (RCT) を実施することで、より強力な条件の下でこれらの介入の有効性を調査しようとしています。
現在の研究の主な目的は、ロボット外骨格スーツ拡張運動(REAL)歩行訓練プログラムのリハビリテーション効果を、脳卒中後の歩行および推進機能に対する外骨格スーツなしの一致した歩行訓練(対照)と比較して理解することを目的としています。 REAL トレーニングは、コントロール トレーニング後の速度向上よりも臨床的に有意義な歩行速度の向上をもたらすという仮説が立てられています。 さらに、この研究は、両方の介入(REAL、対照)後の推進機能のトレーニングに関連した変化が、歩行機能に対するトレーニング誘発効果に影響を与えるかどうかを調べることを目的としています。 研究者らは、REAL トレーニングでは推進機能の向上によって歩行機能が大幅に向上するのに対し、コントロール トレーニングでは推進力の変化とは無関係に歩行機能がわずかに向上するという仮説を立てています。
この研究の第 2 の目的は、筋肉の相乗効果と動的運動制御指数によって測定される、両方の介入 (REAL、対照) 後の神経筋制御の 1 日の変化を評価することです。 研究者らは、ソフトロボット外骨格スーツの動力使用中に神経筋制御が即座に改善され(つまり、即時)、外骨格スーツによって引き起こされる神経筋制御の改善は、実際の歩行訓練(つまり、適応)の 1 回のセッション以上に継続的な改善を示すだろうと仮説を立てています。本物の歩行訓練を 1 回行った後でも、補助なし歩行の持続的な改善 (つまり、保持)。 対照的に、コントロールトレーニングでは、神経筋コントロールに変化は見られません。 さらに二次的な目的は、トレーニングに関連した歩行および推進機能の改善の神経筋予測因子を特定することです。 神経筋制御における一日の変化と、12回の歩行訓練セッション後の訓練による歩行および推進機能の改善との間には、正の関係が観察されるであろうという仮説が立てられている。 さらに、研究者らは、ベースラインの歩行速度に関係なく、ベースラインの神経筋制御能力が高い人は、12セッションの歩行トレーニング後に、トレーニングによって推進力と歩行機能が最も大きく改善されるだろうと仮説を立てています。
このプロトコルでは、業界パートナー (ReWalk™ Robotics) と協力して開発されたエクソスーツが使用されます。 実際の歩行トレーニングの効果を調べるために、研究者らは、運動および歩行機能の臨床的測定、運動力学、および運動学習を推測できる生理学的測定を使用します。 収集されるさまざまな行動および生理学的データにより、REAL の歩行回復効果をより包括的に理解できるようになります。
この研究は、次の研究訪問を実施することによって実施されます: (1) 電話による一次スクリーニング、(2) 臨床スクリーニングとフィット、(3) エクスポージャー、(4) トレーニング前評価、(5) トレーニング (12 セッション) )(6) トレーニング後の評価、および (7) 定着率の評価。 REAL または Control へのランダム化は、トレーニング前の評価後に行われます。 保持評価の前に最大 4 週間のウォッシュアウト期間が設けられます。
研究の種類
入学 (予想される)
段階
- 適用できない
連絡先と場所
研究連絡先
- 名前:Franchino Porciuncula, EdD, PT
- 電話番号:617-495-4621
- メール:fporciuncula@seas.harvard.edu
研究場所
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Massachusetts
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Boston、Massachusetts、アメリカ、02215
- 募集
- Boston University
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コンタクト:
- Louis N Awad, PT, PhD
- 電話番号:617-500-3645
- メール:lowawad@bu.edu
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コンタクト:
- Lillian Braga
- 電話番号:617-500-3645
- メール:lcrbraga@bu.edu
-
Boston、Massachusetts、アメリカ、02134
- 募集
- Harvard University
-
コンタクト:
- Franchino Porciuncula, EdD, PT
- 電話番号:617-495-4621
- メール:fporciuncula@seas.harvard.edu
-
コンタクト:
- Conor Walsh, PhD
- 電話番号:617-495-4621
- メール:walsh@seas.harvard.edu
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Charlestown、Massachusetts、アメリカ、02129
- 募集
- Spaulding Rehabilitation Hospital
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コンタクト:
- Paolo Bonato, PhD
- 電話番号:617-573-2745
- メール:pbonato@mgh.harvard.edu
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コンタクト:
- Catherine Adans-Dester, PhD
- 電話番号:617-952-6321
- メール:CADANS-DESTER@PARTNERS.ORG
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参加基準
適格基準
就学可能な年齢
健康ボランティアの受け入れ
受講資格のある性別
説明
包含基準:
- 年齢 18歳~80歳
- 脳卒中イベントが少なくとも6か月前に発生した
- 観察可能な歩行障害
- 歩行速度が1m/s以下
- 他の人のサポートなしで少なくとも 6 分間歩くことができる (必要に応じて補助器具を使用することもできるが、足首装具や装具は使用しない)
- 膝を伸ばした状態で、他動的足首背屈可動範囲がニュートラルになる(つまり、すねと足の間の角度が 90 度に達することができる)
- 安静時の心拍数が 40 ~ 100 bpm (両端を含む)
- 安静時血圧が90/60 mmHgと170/90 mmHgの間(両端を含む)
除外基準:
- NIH Stroke Scale の質問 1b のスコアが >1、質問 1c のスコアが >0
- 調査員とコミュニケーションが取れない
- 無視または半盲
- 歩行のための理学療法を積極的に受けている
- 小脳卒中の病歴
- 既知の反復性または反復性脳卒中
- 過去 6 か月間で原因不明のめまいがあった
- 人間とデバイスのインターフェース部位にある褥瘡または皮膚の傷
- 研究への完全な参加を妨げるその他の医学的、整形外科的、神経学的症状
研究計画
研究はどのように設計されていますか?
デザインの詳細
- 主な目的:処理
- 割り当て:ランダム化
- 介入モデル:並列代入
- マスキング:独身
武器と介入
参加者グループ / アーム |
介入・治療 |
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実験的:本当のトレーニング
Robotic Exosuit Augmented Locomotion (REAL) は、参加者がトレッドミルや地上環境でより速い速度で歩くように求められる、速度ベースのアプローチの下で実行される、柔らかいロボット外骨格スーツを使用した歩行トレーニングを指します。
歩行速度と前進推進力を強調する合図と要約フィードバックが理学療法士によって提供され、目標に向けた歩行練習が促進されます。
環境の複雑さと実践のばらつきに基づいて、トレーニングは徐々に困難になっていきます。
REAL には 12 のトレーニング セッションが含まれており、週に 2 ~ 3 回実施されます。
各セッションには合計 30 分のウォーキング時間が含まれます。
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軟性外骨格スーツは、麻痺のある足首に着用する繊維ベースのウェアラブル ロボットです。
軟性外骨格スーツは、足首の前後のアンカーポイントに遠位で接続するボーデンケーブルの収縮を通じて補助トルクを提供し、足のクリアランスを確保するためのスイング中の背屈と、推進力を補助するための立脚後期中の底屈をそれぞれ支援します。
Exosuit の支援は、統合された慣性測定ユニットによって検出された着用者の歩行に基づいて同期的に提供されます。
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アクティブコンパレータ:コントロールトレーニング
コントロール トレーニングとは、ソフト ロボット外骨格スーツの使用を除いて、REAL と同様に構造化された歩行トレーニングを指します。
コントロール トレーニングは、参加者がトレッドミルや地上環境でより速い速度で歩くように求められる、速度ベースのアプローチに基づいて実行されます。
歩行速度と前進推進力を強調する合図と要約フィードバックが理学療法士によって提供され、目標に向けた歩行練習が促進されます。
環境の複雑さと実践のばらつきに基づいて、トレーニングは徐々に困難になっていきます。
コントロールトレーニングには 12 のトレーニングセッションが含まれており、週に 2 ~ 3 回実施されます。
各セッションには合計 30 分のウォーキング時間が含まれます。
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制御介入により、外骨格スーツを使用しない歩行訓練が実施されます。
介入の他の要素は、エクソスーツの使用を除いて、REAL と同様に構造化されています。
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この研究は何を測定していますか?
主要な結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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6 分間歩行テスト (6MWT)
時間枠:ベースライン (トレーニング前の評価)
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長距離歩行機能のテストです。
参加者は 6 分間、「安全にできる限り多くの距離をカバーする」よう求められます。合計距離がこのテストの主な指標です。
これは、介入の有無にかかわらず、ソフト エグゾスーツを着用せずに実行されます (No Suit)。
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ベースライン (トレーニング前の評価)
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6 分間歩行テスト (6MWT)
時間枠:トレーニング後の評価 (最大 6 週間)
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長距離歩行機能のテストです。
参加者は 6 分間、「安全にできる限り多くの距離をカバーする」よう求められます。合計距離がこのテストの主な指標です。
これは、介入の有無にかかわらず、ソフト エグゾスーツを着用せずに実行されます (No Suit)。
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トレーニング後の評価 (最大 6 週間)
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6 分間歩行テスト (6MWT)
時間枠:保持評価(ウォッシュアウト後最大4週間)
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長距離歩行機能のテストです。
参加者は 6 分間、「安全にできる限り多くの距離をカバーする」よう求められます。合計距離がこのテストの主な指標です。
これは、介入の有無にかかわらず、ソフト エグゾスーツを着用せずに実行されます (No Suit)。
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保持評価(ウォッシュアウト後最大4週間)
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10 メートル歩行テスト (10MWT)
時間枠:ベースライン (トレーニング前の評価)
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短距離歩行機能のテストです。
参加者は、快適な歩行速度 (CWS) と最大歩行速度 (MWS) で 10 メートルの直線歩道を歩くように求められます。
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ベースライン (トレーニング前の評価)
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10 メートル歩行テスト (10MWT)
時間枠:トレーニング後の評価 (最大 6 週間)
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短距離歩行機能のテストです。
参加者は、快適な歩行速度 (CWS) と最大歩行速度 (MWS) で 10 メートルの直線歩道を歩くように求められます。
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トレーニング後の評価 (最大 6 週間)
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10 メートル歩行テスト (10MWT)
時間枠:保持評価(ウォッシュアウト後最大4週間)
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短距離歩行機能のテストです。
参加者は、快適な歩行速度 (CWS) と最大歩行速度 (MWS) で 10 メートルの直線歩道を歩くように求められます。
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保持評価(ウォッシュアウト後最大4週間)
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二次結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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前方推進
時間枠:ベースライン (トレーニング前の評価)
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前方推進力は、歩行サイクルのサブタスクを押し出すことに対応する床反力の前方成分を指します。
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ベースライン (トレーニング前の評価)
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前方推進
時間枠:トレーニング後の評価 (最大 6 週間)
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前方推進力は、歩行サイクルのサブタスクを押し出すことに対応する床反力の前方成分を指します。
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トレーニング後の評価 (最大 6 週間)
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前方推進
時間枠:保持評価(ウォッシュアウト後最大4週間)
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前方推進力は、歩行サイクルのサブタスクを押し出すことに対応する床反力の前方成分を指します。
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保持評価(ウォッシュアウト後最大4週間)
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筋肉の相乗効果
時間枠:ベースライン (トレーニング前の評価)
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筋肉のシナジーとは、歩行中の筋肉の協調的な同時活性化を指します。
筋電図データは、エキソスーツの有無にかかわらず、トレッドミル歩行中に最大 12 の下肢の筋肉から両側で収集されます。
筋肉シナジーの数、タイミング、組成は、標準的な非負行列因子分解法を使用して計算されます。
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ベースライン (トレーニング前の評価)
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動的モーター制御指数
時間枠:ベースライン (トレーニング前の評価)
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ダイナミック モーター コントロール インデックスは、歩行中の筋肉の共活性化の継続的な要約指標です。
筋電図データは、エキソスーツの有無にかかわらず、トレッドミル歩行中に最大 12 の下肢の筋肉から両側で収集されます。
非負行列因数分解を使用して、1 つの筋肉のシナジー ソリューションによって説明される変動性は、100 を中心とした z スコアに変換されます。
100 の値は、典型的な神経の成人と同様の神経筋制御を示し、各 10 ポイントの偏差は、典型的な神経の成人との 1 標準偏差の差を表します。
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ベースライン (トレーニング前の評価)
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協力者と研究者
スポンサー
捜査官
- 主任研究者:Lou Awad, PT, DPT, PhD、Boston University Charles River Campus
出版物と役立つリンク
一般刊行物
- Bowden MG, Balasubramanian CK, Neptune RR, Kautz SA. Anterior-posterior ground reaction forces as a measure of paretic leg contribution in hemiparetic walking. Stroke. 2006 Mar;37(3):872-6. doi: 10.1161/01.STR.0000204063.75779.8d. Epub 2006 Feb 2.
- Holleran CL, Straube DD, Kinnaird CR, Leddy AL, Hornby TG. Feasibility and potential efficacy of high-intensity stepping training in variable contexts in subacute and chronic stroke. Neurorehabil Neural Repair. 2014 Sep;28(7):643-51. doi: 10.1177/1545968314521001. Epub 2014 Feb 10.
- Awad LN, Bae J, Kudzia P, Long A, Hendron K, Holt KG, O'Donnell K, Ellis TD, Walsh CJ. Reducing Circumduction and Hip Hiking During Hemiparetic Walking Through Targeted Assistance of the Paretic Limb Using a Soft Robotic Exosuit. Am J Phys Med Rehabil. 2017 Oct;96(10 Suppl 1):S157-S164. doi: 10.1097/PHM.0000000000000800.
- Awad LN, Bae J, O'Donnell K, De Rossi SMM, Hendron K, Sloot LH, Kudzia P, Allen S, Holt KG, Ellis TD, Walsh CJ. A soft robotic exosuit improves walking in patients after stroke. Sci Transl Med. 2017 Jul 26;9(400):eaai9084. doi: 10.1126/scitranslmed.aai9084.
- Awad LN, Kudzia P, Revi DA, Ellis TD, Walsh CJ. Walking faster and farther with a soft robotic exosuit: Implications for post-stroke gait assistance and rehabilitation. IEEE Open J Eng Med Biol. 2020;1:108-115. doi: 10.1109/ojemb.2020.2984429. Epub 2020 Apr 2.
- Bae J, Awad LN, Long A, O'Donnell K, Hendron K, Holt KG, Ellis TD, Walsh CJ. Biomechanical mechanisms underlying exosuit-induced improvements in walking economy after stroke. J Exp Biol. 2018 Mar 7;221(Pt 5):jeb168815. doi: 10.1242/jeb.168815.
- Ardestani MM, Kinnaird CR, Henderson CE, Hornby TG. Compensation or Recovery? Altered Kinetics and Neuromuscular Synergies Following High-Intensity Stepping Training Poststroke. Neurorehabil Neural Repair. 2019 Jan;33(1):47-58. doi: 10.1177/1545968318817825. Epub 2018 Dec 29.
- Hesse S, Bertelt C, Jahnke MT, Schaffrin A, Baake P, Malezic M, Mauritz KH. Treadmill training with partial body weight support compared with physiotherapy in nonambulatory hemiparetic patients. Stroke. 1995 Jun;26(6):976-81. doi: 10.1161/01.str.26.6.976.
- Paci M. Physiotherapy based on the Bobath concept for adults with post-stroke hemiplegia: a review of effectiveness studies. J Rehabil Med. 2003 Jan;35(1):2-7. doi: 10.1080/16501970306106.
- Ardestani MM, Henderson CE, Hornby TG. Improved walking function in laboratory does not guarantee increased community walking in stroke survivors: Potential role of gait biomechanics. J Biomech. 2019 Jun 25;91:151-159. doi: 10.1016/j.jbiomech.2019.05.011. Epub 2019 May 17.
- Roelker SA, Bowden MG, Kautz SA, Neptune RR. Paretic propulsion as a measure of walking performance and functional motor recovery post-stroke: A review. Gait Posture. 2019 Feb;68:6-14. doi: 10.1016/j.gaitpost.2018.10.027. Epub 2018 Oct 25.
- Bae J, Siviy C, Rouleau M, et al. A lightweight and efficient portable soft exosuit for paretic ankle assistance in walking after stroke. Proc - IEEE Int Conf Robot Autom. 2018:2820-2827. doi:10.1109/ICRA.2018.8461046
- Awad LN, Bae J, O'Donnell K, et al. Soft exosuits increase walking speed and distance after stroke. In: International Symposium on Wearable Robotics and Rehabilitation (WeRob). Houston, TX: IEEE; 2; 2017.
- Dobkin BH. Progressive Staging of Pilot Studies to Improve Phase III Trials for Motor Interventions. Neurorehabil Neural Repair. 2009 Mar-Apr;23(3):197-206. doi: 10.1177/1545968309331863.
- Porciuncula F, Baker TC, Arumukhom Revi D, et al. Soft robotic exosuits for targeted gait rehabilitation after stroke: A case study. Neurorehabil Neural Repair. 2019;33(12):1082-1083.
- Porciuncula F, Arumukhom Revi D, Baker TC, et al. Speed-Based Gait Training with Soft Robotic Exosuits Improves Walking after Stroke: A Crossover Pilot Study. In: American Physical Therapy Association Combined Sections Meeting. ; 2021.
研究記録日
主要日程の研究
研究開始 (実際)
一次修了 (予想される)
研究の完了 (予想される)
試験登録日
最初に提出
QC基準を満たした最初の提出物
最初の投稿 (実際)
学習記録の更新
投稿された最後の更新 (実際)
QC基準を満たした最後の更新が送信されました
最終確認日
詳しくは
本研究に関する用語
キーワード
その他の研究ID番号
- 5520
個々の参加者データ (IPD) の計画
個々の参加者データ (IPD) を共有する予定はありますか?
医薬品およびデバイス情報、研究文書
米国FDA規制医薬品の研究
米国FDA規制機器製品の研究
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軟性外骨格スーツの臨床試験
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