Effecten van looptraining op de biomechanica van de onderste ledematen

Een gerandomiseerde, gecontroleerde onderzoeksopzet met een wachtlijst zal worden gebruikt om de effecten van een 10 weken durende looptrainingsinterventie op het knie-adductiemoment te onderzoeken. Deelnemers worden willekeurig toegewezen aan de interventiegroep of de controlegroep. De interventiegroep zal verder worden opgesplitst in twee groepen. De ene groep zal bestaan ​​uit deelnemers die het knie-adductiemoment (KAM) het meest hebben verminderd met een veranderde voetprogressiegang en de andere groep zal bestaan ​​uit deelnemers die KAM het meest effectief hebben verminderd met romp-leungang tijdens de pre-evaluatie. De deelnemers voeren vervolgens gedurende 8 weken 8 loophertrainingssessies uit (één sessie per week) met hun specifieke loopaanpassingsstrategie (interventie) of met hun normale looppatroon (controle). Als onderdeel van het wachtlijstontwerp zullen patiënten die aan de controlegroep zijn toegewezen aan het einde van 10 weken opnieuw worden toegewezen aan hun eerder bepaalde patiëntspecifieke interventie voor het aanpassen van het looppatroon. Het doel is om het verloop te minimaliseren en de effectieve steekproefomvang te vergroten.

Bij aankomst in het laboratorium moeten de deelnemers een formulier voor geïnformeerde toestemming lezen en ondertekenen. De lengte en massa van de deelnemer worden geregistreerd. Pijn en functie worden beoordeeld met behulp van de Western Ontario en McMaster Universities Arthritis (WOMAC) vragenlijst en een numerieke beoordelingsschaal (NRS) van nul tot 10, waarbij nul staat voor geen pijn en 10 voor het hoogste pijnniveau. De experimentele ledemaat voor het doel van deze studie wordt gedefinieerd als het been met de diagnose symptomatische TFJ-artrose of de meest symptomatische ledemaat in het geval van bilaterale artrose. Deelnemers zullen worden uitgerust met 4 oppervlakte-elektromyogrammen (sEMG) geplaatst op de rectus femoris, vastus medialis, biceps femoris en semitendinosus van het experimentele ledemaat. EMG-sensoren zullen worden gebruikt om spieractiviteit vast te leggen tijdens de basislijntest. Deelnemers krijgen dan 53 retroreflecterende markeringen op hun romp en onderste ledematen. Een statische kalibratieproef van het VICON motion capture-systeem zal worden verkregen door de deelnemers op de voorste krachtplaat te laten staan ​​met beide voeten uitgelijnd met de anterieur-posterieure as van het laboratorium. Deelnemers zullen ook een dynamische kalibratie uitvoeren door drie rotaties met de klok mee van de heup uit te voeren die zullen worden gebruikt om de heupgewrichtcentra te schatten. Deelnemers zullen dan 5 baseline-wandelproeven afleggen, samen met een loopbrug van 6 meter met hun gewenste snelheid. Deelnemers moeten 12 minuten lopen op een loopband en aanvullende gegevens worden geregistreerd. De deelnemers moeten vervolgens 9 condities uitvoeren met een veranderde voetprogressiegang of rompleungang om te bepalen welke strategie het meest effectief is bij het verminderen van KAM. Deelnemers krijgen eerst gestandaardiseerde mondelinge instructies over hoe ze de geïnstrueerde gangaanpassing kunnen bereiken. Deelnemers krijgen dan haptische real-time biofeedback om ervoor te zorgen dat ze met succes de vereiste grootte van gangaanpassing bereiken. Kinematische gegevens verzameld in Vicon zullen worden gestreamd naar Matlab (Mathworks, Natick, MA) voor real-time berekening van gewrichtshoeken. Deelnemers krijgen feedback van tactiele sensoren die zijn bevestigd aan het lateraal-proximale aspect van de fibula (progressie van de voet) of het midden van het schouderblad (laterale romphelling) van de experimentele zijde met hypoallergene dubbelzijdige tape. Eén trilling duidt op een vereiste afname van de beoogde loopparameter, terwijl twee trillingen een vereiste toename aangeven. Bij elke stap wordt feedback gegeven en geen trilling geeft aan dat er geen correctie nodig is. Een proef wordt alleen als geldig beschouwd als de deelnemer tweemaal volledig contact heeft gemaakt met de krachtplaten met de voet van het experimentele ledemaat en de gewijzigde parameter binnen het voorgeschreven doelbereik lag. Bovendien moeten deelnemers een gemiddelde loopsnelheid van ± 5% ten opzichte van de basislijn aanhouden om proeven als succesvol te beschouwen. De wijziging die in de basislijnsessie moet worden voltooid, wordt voor elke deelnemer gerandomiseerd. Zodra deze proeven zijn voltooid, keren de deelnemers binnen dezelfde week terug naar het laboratorium om 5 extra basislijnproeven en drie proeven te voltooien van welke loopaanpassing ze de eerste dag dan ook niet hebben uitgevoerd. Elke basislijngegevensverzamelingssessie duurt ongeveer een uur.

Deelnemers worden vervolgens willekeurig toegewezen aan de interventiegroep of de controlegroep. De interventiegroep zal verder worden opgesplitst in twee groepen. De ene groep zal bestaan ​​uit deelnemers die de KAM het meest hebben verminderd met een veranderde voetprogressiegang en de andere groep zal bestaan ​​uit deelnemers die de KAM het meest effectief hebben verminderd met een rompleungang. De deelnemers voeren vervolgens gedurende 8 weken 8 loophertrainingssessies uit (één sessie per week) met hun specifieke loopaanpassingsstrategie (interventie) of met hun normale looppatroon (controle). Tijdens looptrainingssessies lopen de deelnemers op een Woodway Desmo-loopband (Woodway, Waukesha, WI) die in het midden van een gekalibreerd volumegebied (ongeveer 0,5 x 1,5 meter) is geplaatst. Een high-speed bewegingsanalysesysteem met drie camera's (Vicon, Oxford, Engeland) met bemonstering bij 200 Hz zal worden gebruikt om de loopkinematica vast te leggen. De aangegeven anatomische oriëntatiepunten (ofwel C7 en T10 of posterieure calcaneus en 2e metatarsale falangeale gewricht) worden gemarkeerd met een ultraviolette pen, die een week lang zichtbaar blijft, en zullen bij volgende bezoeken opnieuw worden aangebracht. Dit zal de herhaalbaarheid van de markerplaatsing verbeteren tijdens de hertrainingsfase van het looppatroon. Er wordt een dynamische warming-up van vijf minuten gegeven voorafgaand aan elke loopherscholingssessie; deelnemers zullen dan gedurende 20 minuten lopen met hun geïndividualiseerde strategie voor het aanpassen van het looppatroon. Deelnemers krijgen haptische feedback op dezelfde manier als beschreven tijdens de individualiseringsfase of lopen door zonder feedback. Tijdens de sessies zal een vervagend feedbackontwerp worden geïmplementeerd om het verwerven en overdragen van taken geleidelijk te integreren en om de internalisering van de geleerde vaardigheid te helpen vergemakkelijken. Tijdens de eerste 2 weken wordt bij elke stap real-time biofeedback (RTB) geleverd. Voor de derde en vierde week wordt RTB verstrekt bij de eerste 3 voetstoten door het experimentele been en ingehouden bij de vierde, wat een reductie van 25% inhoudt. Tijdens de vijfde en zesde week wordt feedback gegeven over afwisselende voetaanvallen, waardoor de RTB-frequentie wordt verlaagd tot 50%. Gedurende de laatste twee weken van de looptraining wordt er geen feedback gegeven over de eerste drie stappen, maar wel over de vierde, waardoor de RTB-frequentie wordt teruggebracht tot 25%.

Tussen de hertrainingssessies van het looppatroon door krijgen de proefpersonen de instructie om hun verworven loopstrategie zelfstandig te oefenen buiten de laboratoriumsessie om, wat zal gebeuren als er geen feedback is. Ze zullen worden geïnstrueerd om ten minste 10 minuten per dag te oefenen en zullen wekelijkse activiteitenlogboeken krijgen om de tijd van de dag en de hoeveelheid die elke dag wordt geoefend tijdens de acht weken van looptraining te registreren. Wekelijks worden praktijklogboeken ingeleverd. Loopanalyse over de grond en 12 minuten lopen op de loopband zullen worden uitgevoerd in week 4 (eerste post-test) en 9 (2e post-test) tijdens de interventie om het verwerven van vaardigheden bij te houden. Deze test zal hetzelfde zijn als de basislijnproeven, maar de deelnemers zullen worden geïnstrueerd om te lopen met alleen hun specifieke strategie voor het aanpassen van het looppatroon. Er wordt geen feedback gegeven tijdens de vaardigheidsverwervings- of retentietests. Vervolgtesten zullen plaatsvinden na één, drie en zes maanden en één jaar na de interventie om het behoud van voorgeschreven gangaanpassingen te meten.