精密リハビリテーション: 変形性膝関節症の運動トレーニングにおける振動のメカニズムと効果

変形性膝関節症 (OA) は、高齢者によく見られる変性疾患です。 慢性的な痛み、大腿四頭筋の筋力低下、日常活動の制限、可動性の欠如、バランスと歩行の機能障害が最も一般的な症状です。 この研究の全体的な目的は、精密リハビリテーションの概念に基づいて人工知能 (AI) を採用し、変形性膝 OA の機能的パフォーマンスと痛みの軽減を改善するのに最適なウェアラブルな多機能振動膝装具を設計することです。 研究者らは、この AI ベースの高精度リハビリテーション デバイスが、従来の治療法と比較して、変形性膝 OA の高齢患者の機能的パフォーマンスと痛みの軽減を改善すると仮説を立てています。 この提案された研究で期待される成果は、膝 OA 患者における AI 膝装具を使用した振動介入と組み合わせた運動トレーニングの実現可能性と有効性の証拠となるでしょう。 この 4 年間の研究では、次の 3 つの具体的な目的を達成します。

目的 1: 膝 OA 患者の機能的運動中の最適な振動介入モードを特定すること。

膝 OA 患者を募集し、機能的動作中に低周波数または高周波数で大腿筋に 3 つの振動条件を与えます。 この横断的、単盲検、ランダム化研究は、膝OA患者に最適な振動介入モードを決定するための筋力テストだけでなく、脳と局所の筋肉の血行動態の結果に基づいた参考値を提供します。 研究者らは膝OA患者60人を募集し、振動前後の血行力学、固有受容、機能的パフォーマンス、筋力パフォーマンスの変化を評価する予定だ。 この研究の最適化された振動介入モードは、膝 OA 患者における振動介入の参考基盤となるだけでなく、この研究の目的 2 と 3 の実施の意思決定にも貢献します。

目標 2: 臨床評価ツールとして使用できる AI 膝装具を開発し、適切なタイミングで振動介入を実施する。

研究者らは、運動学、運動学、筋肉活動などの運動データを入力として収集できる AI 膝装具を開発します。 そして、機能課題認識や関節力推定などの演算データを出力します。 AIアルゴリズムを使用して、研究者らは膝装具に埋め込まれたセンサーによって収集された生体力学データを分析し、振動の周波数、強度、持続時間を調整して治療効果を最適化します。 この研究では、膝OA患者10名と年齢が一致した健康な高齢者の参加者10名を募集します。 AI膝装具の評価機能や治療効果を検証する。

目的 3: 膝 OA 患者における AI 膝装具を使用した振動介入と組み合わせた運動トレーニングの効果を判断すること。

研究者らは封書を使用して、膝OA患者の機能的パフォーマンスを向上させ、痛みを軽減するために、開発されたAI膝装具を運動トレーニングと組み合わせて使用​​するランダム化対照試験(RCT)を実施した。 この運動トレーニングでは、リアルタイムの膝動作支援と筋肉活動のフィードバックを統合することができ、患者が運動中に膝を制御してスポーツ傷害を回避するのに役立ちます。 60 人の膝 OA 患者はランダムに 2 つのグループに割り当てられます。 実験グループは AI 膝装具と運動トレーニングを組み合わせた介入を 8 週間受けますが、対照グループは標準的な運動トレーニングのみを受けます。 血行力学および生体力学的分析により、4 つの時点 (つまり、トレーニング前、トレーニング後、トレーニング後 3 か月、およびトレーニング後 1 年) での結果が決定されます。