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경직된 무릎 보행 교정을 위한 바이오피드백 보행 재훈련

2022년 3월 30일 업데이트: Kessler Foundation

경직된 무릎 보행 교정을 위한 바이오피드백 보행 재훈련: 뇌손상 아동 및 청년의 다관절 적응

연구팀은 편마비 뇌성마비(CP) 아동이 말단 스윙과 초기 자세에서 감소된 무릎 확장 패턴을 교정하도록 돕기 위해 고안된 시각 운동학적 바이오피드백 시스템을 개발했습니다. 이 시스템은 트레드밀에서 걷는 동안 무릎 각도 패턴에 대한 실시간 피드백을 제공합니다. CP가 있는 어린이에 대한 파일럿 연구에서 조사관은 뻣뻣한 무릎 보행(SKG)이 있는 어린이에게 시스템을 사용했을 때 무릎 피드백만으로 훈련하면 고관절 굴곡이 증가하여 결과적으로 정상화가 제한될 수 있음을 관찰했습니다. 전체 보행주기를 통해 무릎 패턴. NIDILRR Switzer 보조금(PI: X Liu, Ph.D.)의 지원을 받은 이 연구는 무릎과 고관절 모두에 피드백을 제공하는 훈련 설계가 의도하지 않은 고관절 변화를 생성하는 이러한 경향을 줄일 수 있는지 여부에 대한 질문을 해결하고자 합니다. 그리고 그렇게 함으로써 의도된 무릎 관절 패턴에 대한 수렴도 향상됩니다. 이 연구는 SKG가 있는 뇌 손상이 있는 10명의 어린이와 청년을 테스트하고 두 가지 유형의 운동학적 피드백 훈련, 즉 무릎 단독 피드백 훈련(조건 B)과 무릎 및 고관절에 대한 순차적 전환 피드백 훈련에 대한 단기 적응을 검사합니다. (조건 A). 고관절 각도 측정 및 피드백을 위해 골반에 추가 센서가 현재 피드백 시스템에 추가됩니다. 훈련 중 사지 대칭 측정의 적응에 대한 연구 및 설명을 허용하는 방법으로 소프트웨어 향상도 이루어질 것입니다. 참가자는 2회 방문 사이에 2주의 휴약 기간을 두고 2회 방문합니다. 5명의 참가자는 첫 번째 방문에서 조건 B를 먼저 수행한 다음 두 번째 방문에서 조건 A를 수행하고 나머지 5명의 참가자는 첫 번째 방문에서 조건 A로 시작한 다음 두 번째 방문에서 조건 B를 수행합니다. 관절 각도 궤적을 정규화하는 조건의 효과를 비교하기 위해 두 조건에서 무릎 및 고관절 운동학을 수집하고 분석합니다. 피드백 훈련에서 하지 부분의 조정을 조사하기 위해 엉덩이와 무릎에서 상대 위상 측정을 분석합니다. 피드백 재훈련에 대한 참가자들의 보행의 질 향상에 대한 적응 여부를 알아보기 위해 대칭비를 분석한다.

연구 개요

상태

모병

정황

뇌 손상

개입 / 치료

상세 설명

참가자 특성

이 연구는 포함 및 제외 기준에 따라 10명의 참가자를 모집합니다.

시스템 개발

고관절 각도의 정량적 변화를 온라인으로 측정하기 위해 골반 분절(후상장골극 사이의 천골 위)에 추가 센서를 배치하고 현재 피드백 시스템에 추가합니다. 골반, 허벅지, 정강이, 발뒤꿈치의 센서를 포함하여 총 4개의 센서가 사용됩니다. 고관절 굴곡 각도는 골반 및 허벅지 센서에서 계산됩니다. 무릎 굽힘 각도는 허벅지 및 정강이 센서에서 계산되며 발뒤꿈치 센서 신호는 지지 표면과 발의 접촉을 감지하여 보폭을 분리하기 위해 모니터링됩니다. 피험자가 피드백이 신호를 보내는 관절을 쉽게 인식할 수 있도록 엉덩이 관절과 무릎 관절에 대한 피드백 인터페이스에 대해 서로 다른 배경이 선택됩니다. 보행 패턴은 하지의 시상 보기에서 비디오로 녹화됩니다. 대칭 비율(훈련되지 않은 하지와 훈련되지 않은 하지 사이의 더 작은 값을 더 큰 값으로 나누기)으로 보행 비대칭성을 테스트하기 위해 발뒤꿈치 착지에서 발끝까지의 입각기 지속 시간(% 보행 주기)은 반사 마커가 있는 모션 캡처 시스템으로 식별됩니다. . 발뒤꿈치 아래로 및 발끝 떼기 이벤트를 측정하기 위해 양쪽 발목 및 신발(5번째 중족골, 발뒤꿈치, 발뒤꿈치에서 발끝까지 및 발목 아래의 선을 따라 뒷발)에 반사 마커를 배치합니다.

바이오피드백 보행 재훈련 프로토콜

무릎 단독 피드백 훈련(조건 B)에는 4개의 6분 훈련 블록(4분 무릎 관절 피드백 온 및 2분 피드백 오프)이 포함됩니다. 무릎과 고관절에 대한 순차적 전환 피드백 훈련(조건 A)에는 4개의 6분 훈련 블록(2분 무릎 관절 피드백 켜기, 2분 고관절 피드백 켜기, 2분 피드백 끄기)이 포함됩니다. 피험자는 훈련 세션 동안 편안한 신발과 매일 사용하는 보조기/교정 장치를 착용합니다. 총 4개의 관성 센서(MTw, Xsens, 네덜란드)가 마비된 하지의 골반, 전방 허벅지, 후방 정강이 및 발뒤꿈치에 별도로 배치됩니다. 보정을 위해 대상자는 먼저 자연스러운 서 있는 자세로 서고 나서 자연스러운 서 있는 자세에서 무릎 각도에 더하여 무릎(약한 쪽)을 60도 구부린 상태로 서게 됩니다. 훈련 전에 편안한 속도로 러닝머신 걷기 시도를 기본 시도로 기록합니다. 기준 시험 후 3분 연습 시험을 통해 피험자가 작업을 명확하게 이해하고 피드백을 해석하는 방법을 목표로 대화식 시연 및 연습을 할 수 있습니다. 두 가지 훈련 조건 모두에서 피험자는 피로를 줄이기 위해 두 개의 연속 블록 사이에 3분간 앉아 휴식을 취합니다.

연구 유형

중재적

등록 (예상)

단계

해당 없음

연락처 및 위치

이 섹션에서는 연구를 수행하는 사람들의 연락처 정보와 이 연구가 수행되는 장소에 대한 정보를 제공합니다.

연구 연락처

이름: Xuan Liu, PhD
전화번호: 973-324-3561
이메일: XLiu@kesslerfoundation.org

연구 연락처 백업

이름: Peter Barrance, PhD
전화번호: 973-324-3550
이메일: pbarrance@kesslerfoundation.org

연구 장소

미국
- New Jersey
  - West Orange, New Jersey, 미국, 07052
    - 모병
    - Kessler Foundation
    - 연락하다:
      
      Xuan Liu, PhD
      
      전화번호: 973-324-3561
      
      이메일: XLiu@kesslerfoundation.org
    - 연락하다:
      
      Peter Barrance, PhD
      
      전화번호: 973-324-3550
      
      이메일: pbarrance@kesslerfoundation.org

참여기준

연구원은 적격성 기준이라는 특정 설명에 맞는 사람을 찾습니다. 이러한 기준의 몇 가지 예는 개인의 일반적인 건강 상태 또는 이전 치료입니다.

자격 기준

공부할 수 있는 나이

7년 (어린이, 성인)

건강한 자원 봉사자를 받아들입니다

아니

연구 대상 성별

모두

설명

포함 기준:

7~21세;
SKG 보유
뇌성 마비, 뇌졸중, 외상성 뇌 손상을 포함하되 이에 국한되지 않는 뇌 손상 진단
부모/보호자의 보고 및/또는 치료 기록을 기반으로 보조 장치 없이 러닝머신에서 걸을 수 있는 능력;
인지 발달은 지시 사항을 이해하고 따르며, 질문에 답하고, 연구 목적과 관련 활동을 이해하는 데 필요한 수준입니다.

제외 기준:

연구 시작 전 16주 미만의 보툴리눔 독소 치료
연구를 방해할 수 있는 최근 또는 동시 치료.

공부 계획

이 섹션에서는 연구 설계 방법과 연구가 측정하는 내용을 포함하여 연구 계획에 대한 세부 정보를 제공합니다.

연구는 어떻게 설계됩니까?

디자인 세부사항

주 목적: 다른
할당: 무작위
중재 모델: 순차적 할당
마스킹: 없음(오픈 라벨)

팔의 수

무기와 개입

참가자 그룹 / 팔	개입 / 치료
다른: 단일 관절 우선 피드백 훈련 하위 그룹 1의 참가자는 첫 번째 방문에서 조건 B를 먼저 받은 다음 두 번째 방문에서 조건 A를 받습니다.	다른: 무릎과 고관절에 대한 순차적 전환 피드백 훈련(조건 A) 조건 A에는 4개의 6분 트레이닝 블록(2분 무릎 관절 피드백 켜기, 2분 고관절 피드백 켜기, 2분 피드백 끄기)이 포함됩니다. 피드백이 있는 훈련은 다음과 같이 진행됩니다. 대상자는 러닝머신 위를 걸으며 피드백 인터페이스에 표시된 목표 엉덩이 및/또는 무릎 굴곡 패턴을 달성하려고 합니다. 피드백이 꺼진 훈련은 다음과 같이 진행됩니다. 대상자는 런닝머신 위를 걸으며 어떤 형태의 시각적 또는 언어적 피드백 없이 패턴을 유지하려고 합니다. 다른: 무릎 단독 피드백 훈련(조건 B) 조건 B에는 4개의 6분 트레이닝 블록(4분 무릎 관절 피드백 켜짐 및 2분 피드백 꺼짐)이 포함됩니다. 피드백이 있는 훈련은 다음과 같이 진행됩니다. 대상자는 러닝머신 위를 걸으며 피드백 인터페이스에 표시된 목표 엉덩이 및/또는 무릎 굴곡 패턴을 달성하려고 합니다. 피드백이 꺼진 훈련은 다음과 같이 진행됩니다. 대상자는 런닝머신 위를 걸으며 어떤 형태의 시각적 또는 언어적 피드백 없이 패턴을 유지하려고 합니다.
다른: 다관절 우선 순차 피드백 훈련 하위 그룹 2의 참가자는 첫 번째 방문에서 조건 A로 시작한 다음 두 번째 방문에서 조건 B를 겪습니다.	다른: 무릎과 고관절에 대한 순차적 전환 피드백 훈련(조건 A) 조건 A에는 4개의 6분 트레이닝 블록(2분 무릎 관절 피드백 켜기, 2분 고관절 피드백 켜기, 2분 피드백 끄기)이 포함됩니다. 피드백이 있는 훈련은 다음과 같이 진행됩니다. 대상자는 러닝머신 위를 걸으며 피드백 인터페이스에 표시된 목표 엉덩이 및/또는 무릎 굴곡 패턴을 달성하려고 합니다. 피드백이 꺼진 훈련은 다음과 같이 진행됩니다. 대상자는 런닝머신 위를 걸으며 어떤 형태의 시각적 또는 언어적 피드백 없이 패턴을 유지하려고 합니다. 다른: 무릎 단독 피드백 훈련(조건 B) 조건 B에는 4개의 6분 트레이닝 블록(4분 무릎 관절 피드백 켜짐 및 2분 피드백 꺼짐)이 포함됩니다. 피드백이 있는 훈련은 다음과 같이 진행됩니다. 대상자는 러닝머신 위를 걸으며 피드백 인터페이스에 표시된 목표 엉덩이 및/또는 무릎 굴곡 패턴을 달성하려고 합니다. 피드백이 꺼진 훈련은 다음과 같이 진행됩니다. 대상자는 런닝머신 위를 걸으며 어떤 형태의 시각적 또는 언어적 피드백 없이 패턴을 유지하려고 합니다.

참가자 그룹 / 팔

개입 / 치료

다른: 단일 관절 우선 피드백 훈련

하위 그룹 1의 참가자는 첫 번째 방문에서 조건 B를 먼저 받은 다음 두 번째 방문에서 조건 A를 받습니다.

다른: 무릎과 고관절에 대한 순차적 전환 피드백 훈련(조건 A)

조건 A에는 4개의 6분 트레이닝 블록(2분 무릎 관절 피드백 켜기, 2분 고관절 피드백 켜기, 2분 피드백 끄기)이 포함됩니다. 피드백이 있는 훈련은 다음과 같이 진행됩니다. 대상자는 러닝머신 위를 걸으며 피드백 인터페이스에 표시된 목표 엉덩이 및/또는 무릎 굴곡 패턴을 달성하려고 합니다. 피드백이 꺼진 훈련은 다음과 같이 진행됩니다. 대상자는 런닝머신 위를 걸으며 어떤 형태의 시각적 또는 언어적 피드백 없이 패턴을 유지하려고 합니다.

다른: 무릎 단독 피드백 훈련(조건 B)

조건 B에는 4개의 6분 트레이닝 블록(4분 무릎 관절 피드백 켜짐 및 2분 피드백 꺼짐)이 포함됩니다. 피드백이 있는 훈련은 다음과 같이 진행됩니다. 대상자는 러닝머신 위를 걸으며 피드백 인터페이스에 표시된 목표 엉덩이 및/또는 무릎 굴곡 패턴을 달성하려고 합니다. 피드백이 꺼진 훈련은 다음과 같이 진행됩니다. 대상자는 런닝머신 위를 걸으며 어떤 형태의 시각적 또는 언어적 피드백 없이 패턴을 유지하려고 합니다.

다른: 다관절 우선 순차 피드백 훈련

하위 그룹 2의 참가자는 첫 번째 방문에서 조건 A로 시작한 다음 두 번째 방문에서 조건 B를 겪습니다.

다른: 무릎과 고관절에 대한 순차적 전환 피드백 훈련(조건 A)

다른: 무릎 단독 피드백 훈련(조건 B)

연구는 무엇을 측정합니까?

주요 결과 측정

결과 측정	측정값 설명	기간
무릎 굴곡 각도의 평균 제곱근 오차 기간: 첫 번째 교육 세션 직후	무릎 굽힘 각도의 제곱 평균 오차(RMSE_KF)는 각 훈련 세션에서 피드백이 꺼진 마지막 시험의 마지막 10보에서 측정된 무릎 굽힘 각도와 목표 무릎 굽힘 각도 사이에서 계산됩니다.	첫 번째 교육 세션 직후
무릎 굴곡 각도의 평균 제곱근 오차 기간: 두 번째 교육 세션 직후	무릎 굽힘 각도의 제곱 평균 오차(RMSE_KF)는 각 훈련 세션에서 피드백이 꺼진 마지막 시험의 마지막 10보에서 측정된 무릎 굽힘 각도와 목표 무릎 굽힘 각도 사이에서 계산됩니다.	두 번째 교육 세션 직후
최대 무릎 굴곡 각도 기간: 첫 번째 교육 세션 직후	최고 무릎 굽힘 각도(PKF)는 피드백이 꺼진 마지막 시도의 마지막 10개 보폭에서 평균 최대 무릎 굽힘 각도입니다.	첫 번째 교육 세션 직후
최대 무릎 굴곡 각도 기간: 두 번째 교육 세션 직후	최고 무릎 굽힘 각도(PKF)는 피드백이 꺼진 마지막 시도의 마지막 10개 보폭에서 평균 최대 무릎 굽힘 각도입니다.	두 번째 교육 세션 직후
최고 고관절 굴곡 각도 기간: 첫 번째 교육 세션 직후	최고 고관절 굴곡 각도(PHF)는 피드백이 꺼진 마지막 시행의 마지막 10보에서 평균 최대 무릎 굴곡 각도입니다.	첫 번째 교육 세션 직후
최고 고관절 굴곡 각도 기간: 두 번째 교육 세션 직후	최고 고관절 굴곡 각도(PHF)는 피드백이 꺼진 마지막 시행의 마지막 10보에서 평균 최대 무릎 굴곡 각도입니다.	두 번째 교육 세션 직후
고관절과 무릎 사이의 최소 상대 위상각 기간: 첫 번째 교육 세션 직후	엉덩이와 무릎 사이의 최소 상대 위상각은 엉덩이와 무릎 사이의 위상각의 최소 차이입니다. 위상각은 각속도를 각변위로 나눈 역탄젠트로 계산됩니다.	첫 번째 교육 세션 직후
고관절과 무릎 사이의 최소 상대 위상각 기간: 두 번째 교육 세션 직후	엉덩이와 무릎 사이의 최소 상대 위상각은 엉덩이와 무릎 사이의 위상각의 최소 차이입니다. 위상각은 각속도를 각변위로 나눈 역탄젠트로 계산됩니다.	두 번째 교육 세션 직후
입각기의 대칭 비율 기간: 첫 번째 교육 세션 직후	대칭 비율은 입각기 시간(% 보행 주기)의 작은 값을 큰 값(훈련된 하지와 훈련되지 않은 하지)으로 나누어 계산합니다. 그 결과 0.0과 1.0 사이의 값이 생성되며 1.0에 가까운 값은 더 큰 대칭성을 나타냅니다.	첫 번째 교육 세션 직후
입각기의 대칭 비율 기간: 두 번째 교육 세션 직후	대칭 비율은 입각기 시간(% 보행 주기)의 작은 값을 큰 값(훈련된 하지와 훈련되지 않은 하지)으로 나누어 계산합니다. 그 결과 0.0과 1.0 사이의 값이 생성되며 1.0에 가까운 값은 더 큰 대칭성을 나타냅니다.	두 번째 교육 세션 직후

공동 작업자 및 조사자

여기에서 이 연구와 관련된 사람과 조직을 찾을 수 있습니다.

스폰서

Kessler Foundation

협력자

Children's Specialized Hospital

수사관

수석 연구원: Xuan Liu, PhD, Kessler Foundation

연구 기록 날짜

이 날짜는 ClinicalTrials.gov에 대한 연구 기록 및 요약 결과 제출의 진행 상황을 추적합니다. 연구 기록 및 보고된 결과는 공개 웹사이트에 게시되기 전에 특정 품질 관리 기준을 충족하는지 확인하기 위해 국립 의학 도서관(NLM)에서 검토합니다.

연구 주요 날짜

연구 시작 (실제)

2021년 10월 30일

기본 완료 (예상)

2022년 6월 30일

연구 완료 (예상)

2022년 9월 29일

연구 등록 날짜

최초 제출

2021년 9월 29일

QC 기준을 충족하는 최초 제출

2021년 10월 26일

처음 게시됨 (실제)

2021년 11월 3일

연구 기록 업데이트

마지막 업데이트 게시됨 (실제)

2022년 3월 31일

QC 기준을 충족하는 마지막 업데이트 제출

2022년 3월 30일

마지막으로 확인됨

2022년 3월 1일

추가 정보

이 연구와 관련된 용어

키워드

추가 관련 MeSH 약관

기타 연구 ID 번호

R-1084-19

개별 참가자 데이터(IPD) 계획

개별 참가자 데이터(IPD)를 공유할 계획입니까?

아니

약물 및 장치 정보, 연구 문서

미국 FDA 규제 의약품 연구

아니

미국 FDA 규제 기기 제품 연구

아니

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경직된 무릎 보행 교정을 위한 바이오피드백 보행 재훈련